專利名稱：一種低溫高倍率放電的鎳氫電池其制備方法及負(fù)極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳氫電池及其制備方法，尤其涉及一種低溫高倍率放電的鎳氫電 池其制備方法及負(fù)極片。
背景技術(shù)：
鎳鎘電池采用氧化鎘作為負(fù)極材料，嚴(yán)重污染了環(huán)境，隨著人們對(duì)環(huán)境污染的重 視程度越來越高，鎳鎘電池也將慢慢退出市場(chǎng)。鎳氫電池使用貯氫合金作為負(fù)極材料，屬于 綠色能源。鎳氫電池已經(jīng)逐漸代替鎳鎘電池，廣泛應(yīng)用與各個(gè)領(lǐng)域。鎳氫電池與鎳鎘電池 相比，鎳氫電池也有一定的局限性能。鎳氫電池貯氫合金在低溫環(huán)境下，合金活性差，負(fù)極 表層電子傳導(dǎo)性差，造成電池在低溫放電能力差，尤其是低溫大倍率放電能力，導(dǎo)致鎳氫電 池在一些寒冷的地區(qū)無法使用。這一點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了鎳氫電池的發(fā)展。鎳氫電池負(fù)極活性物質(zhì)使用AB5或AB2合金，因受到合金晶體形狀限制和合金性 能最優(yōu)化的考慮。目前工業(yè)化的AB5合金組成，合金中鎳的含量<60% ；工業(yè)化的AB2合 金中鎳含量< 63%。從合金本身增加鎳含量來提高負(fù)極表層的電子傳導(dǎo)能力也是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可于低溫下大倍率放電的鎳氫電 池其制備方法及負(fù)極片。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種低溫高倍率放電鎳氫電池的負(fù) 極片，包括貯氫合金粉及其所附著的導(dǎo)電骨架，負(fù)極片表面具有富鎳層，其中鎳含量大于 65%。所述富鎳層的厚度為0. 5-3 μ m。實(shí)驗(yàn)表明，富鎳層太薄其對(duì)鎳氫電池的低溫放電 性能改善很有限，而富鎳層太厚則影響貯氫合金粉的活性，使電池容量降低。另一方面，本發(fā)明提供一種低溫高倍率放電的鎳氫電池，包括負(fù)極片，所述負(fù)極片 表面具有富鎳層，其中鎳含量大于65%。而且，本發(fā)明還提供一種低溫大倍率放電鎳氫電池的制備方法，包括負(fù)極片的制 備，在負(fù)極片表面上形成富鎳層，其中鎳含量大于65%。在本發(fā)明中，鎳含量是指其質(zhì)量百分含量。低溫是指-10°C--4(TC。高溫是指高 于40°C。高倍率是指大于或等于5C。本發(fā)明是通過增加負(fù)極表層的鎳含量來增強(qiáng)鎳氫負(fù)極的活性進(jìn)而做到鎳氫電池 能夠在低溫環(huán)境下大倍率放電，其制備方法簡(jiǎn)便容易實(shí)現(xiàn)，在-15°C低溫條件下10倍率放 電與常溫下10倍率放電相比，10倍率放電效率高達(dá)95%以上，而且放電曲線平坦，在75% 以上時(shí)間內(nèi)放電電壓集中在1-0. 9V范圍內(nèi)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鎳氫電池及常規(guī)鎳氫電池的放電曲線。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，富鎳層的厚度為0. 5-3 μ m。實(shí)驗(yàn)表明，富鎳層 太薄其對(duì)鎳氫電池的低溫放電性能改善很有限，而富鎳層太厚則影響貯氫合金粉的活性， 使電池容量降低。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，富鎳層的鎳含量為75% -95%。下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1 一種鎳氫電池，負(fù)極片使用珠海金峰航電源科技有限公司生產(chǎn)的AB5貯氫合金 粉，產(chǎn)品型號(hào)為6S。先采用化學(xué)鍍鎳的方法將貯氫合金粉表面鍍鎳，鍍液為硫酸鎳，氧化劑 為次磷酸鈉，鍍液溫度為85°C。把貯氫合金粉放在鍍液內(nèi)，化學(xué)鍍IOmin.，經(jīng)過濾，水洗，真 空干燥處理，制得表層0. 5-3 μ m內(nèi)鎳含量90-100%的貯氫合金粉。使用處理過的貯氫合金 粉，負(fù)極導(dǎo)電骨架使用鎳網(wǎng)，采用干法上粉的方式制作負(fù)極片，負(fù)極表層0. 5-3μπι內(nèi)的鎳 含量80-95%。正極片使用河南新飛科隆電源有限公司生產(chǎn)的球形氫氧化亞鎳，婁底紅太陽(yáng) 電源新材料有限公司生產(chǎn)的氧化亞鈷，正極導(dǎo)電骨架使用泡末鎳，采用半干法上粉方式制 作正極片。電解液使用30%的KOH溶液。裝配成電池。實(shí)施例2一種鎳氫電池，負(fù)極片使用珠海金峰航電源科技有限公司生產(chǎn)的ΑΒ5貯氫合金 粉，產(chǎn)品型號(hào)為6S。負(fù)極導(dǎo)電骨架使用鎳網(wǎng)，采用干法上粉的方式制作負(fù)極片，采用化學(xué)鍍 鎳的方法，鍍液為硫酸鎳，氧化劑為次磷酸鈉，鍍液溫度為85°C。把負(fù)極片放在鍍液內(nèi)，化學(xué) 鍍IOmin.，經(jīng)過濾，水洗，真空干燥處理，這樣制得表層0. 5-3 μ m內(nèi)鎳含量85-100 %的負(fù)極 片。正極片使用河南新飛科隆電源有限公司生產(chǎn)的球形氫氧化亞鎳，婁底紅太陽(yáng)電源新材 料有限公司生產(chǎn)的氧化亞鈷，正極導(dǎo)電骨架使用泡末鎳，采用半干法上粉方式制作正極片。 電解液使用30 %的KOH溶液。裝配成電池。實(shí)施例3一種鎳氫電池，負(fù)極片使用珠海金峰航電源科技有限公司生產(chǎn)的AB5貯氫合金 粉，產(chǎn)品型號(hào)為6S。負(fù)極導(dǎo)電骨架使用鎳網(wǎng)，采用干法上粉的方式制作負(fù)極片，負(fù)極片置于 30% KOH溶液內(nèi)，溶液溫度80°C，把負(fù)極片浸泡25小時(shí)，經(jīng)水洗，干燥處理，這樣制得表層 0. 5-3 μ m內(nèi)鎳含量68-80%的負(fù)極片。正極片使用河南新飛科隆電源有限公司生產(chǎn)的球形 氫氧化亞鎳，婁底紅太陽(yáng)電源新材料有限公司生產(chǎn)的氧化亞鈷，正極導(dǎo)電骨架使用泡末鎳， 采用半干法上粉方式制作正極片。電解液使用30%的KOH溶液。裝配成電池。實(shí)施例4一種鎳氫電池，負(fù)極片使用珠海金峰航電源科技有限公司生產(chǎn)的AB5貯氫合金 粉，產(chǎn)品型號(hào)為6S。負(fù)極導(dǎo)電骨架使用鎳網(wǎng)，采用干法上粉的方式制作負(fù)極片。正極片使用 河南新飛科隆電源有限公司生產(chǎn)的球形氫氧化亞鎳，婁底紅太陽(yáng)電源新材料有限公司生產(chǎn) 的氧化亞鈷，正極導(dǎo)電骨架使用泡末鎳，采用半干法上粉方式制作正極片。電解液使用30% 的KOH溶液。裝配成電池。電池封口后，常溫?cái)R置3天，進(jìn)行第一次化成，第一次化成結(jié)束 后，進(jìn)行第一次高溫陳化，在85°C環(huán)境內(nèi)擱置75小時(shí)。第一次高溫陳化結(jié)束之后，進(jìn)行第二 次化成，第二次化成結(jié)束后，進(jìn)行第二次高溫陳化，在85°C環(huán)境內(nèi)擱置75小時(shí)。電池這樣高溫陳化處理后，負(fù)極表層0. 5-3 μ m內(nèi)的鎳含量68-80%。實(shí)施例5 一種鎳氫電池，負(fù)極片使用珠海金峰航電源科技有限公司生產(chǎn)的AB5貯氫合金 粉，產(chǎn)品型號(hào)為6S。負(fù)極導(dǎo)電骨架使用鎳網(wǎng)，采用干法上粉的方式制作負(fù)極片。正極片使用 河南新飛科隆電源有限公司生產(chǎn)的球形氫氧化亞鎳，婁底紅太陽(yáng)電源新材料有限公司生產(chǎn) 的氧化亞鈷，正極導(dǎo)電骨架使用泡末鎳，采用半干法上粉方式制作正極片。電解液使用30% 的KOH溶液。裝配成電池。電池封口后，常溫?cái)R置3天，第一次化成，第一次化成結(jié)束后，采 用大倍率活化，電池先用0. 6C充滿電，放置60min.，然后IOC放電到0. 8V，這樣反復(fù)進(jìn)行充 放電7次。電池這樣大倍率放電處理后，負(fù)極表層0. 5-3 μ m內(nèi)的鎳含量68-80%。對(duì)比例6正極使用河南新飛科隆電源有限公司生產(chǎn)的球形氫氧化亞鎳，婁底紅太陽(yáng)電源新 材料有限公司生產(chǎn)的氧化亞鈷，正極導(dǎo)電骨架使用泡末鎳，采用半干法上粉方式制作正極 片。負(fù)極片使用珠海金峰航電源科技有限公司生產(chǎn)的AB5貯氫合金粉，產(chǎn)品型號(hào)為6S。負(fù) 極導(dǎo)電骨架使用鎳網(wǎng)，采用干法上粉的方式制作負(fù)極片。電解液使用30%的KOH溶液。裝 配成電池。測(cè)試?yán)?使用X射線光電能譜表面分析方法(XPS)檢測(cè)以上各實(shí)施例中負(fù)極表面0. 5-3 μ m 厚度范圍內(nèi)鎳的重量百分含量，檢測(cè)結(jié)果如下表 測(cè)試?yán)?測(cè)試以上實(shí)施例1-6中得到的電池的低溫大倍率放電能力，得到如圖2所示的放 電曲線，圖中1-6分別表示實(shí)施例1-6中所得各電池的放電曲線。測(cè)試條件及方法常溫IC 充電72min，在-15°C環(huán)境擱置12小時(shí)，10放電到0. 5V ；充放電設(shè)備使用廣州擎天BS9361 二次電池性能測(cè)試裝置；低溫箱使用東莞明馳高低溫濕熱試驗(yàn)箱。由放電曲線可以看出， 采用本發(fā)明方法所得到的鎳氫電池低溫下放電性能良好，放電曲線平坦，在75%以上時(shí)間 內(nèi)放電電壓集中在1-0. 9V范圍內(nèi)。測(cè)試結(jié)果見下表
權(quán)利要求
一種低溫高倍率放電鎳氫電池的負(fù)極片，包括貯氫合金粉及其所附著的導(dǎo)電骨架，其特征在于所述負(fù)極片表面具有富鎳層，其中鎳含量大于65％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫高倍率放電鎳氫電池的負(fù)極片，其特征在于所述富鎳 層的厚度為0. 5-3 μ m。
3.—種低溫高倍率放電的鎳氫電池，包括負(fù)極片，其特征在于所述負(fù)極片表面具有 富鎳層，其中鎳含量大于65%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫高倍率放電的鎳氫電池，其特征在于所述富鎳層的厚 度為 0. 5-3 μ mo
5.一種如權(quán)利要求3所述的鎳氫電池的制備方法，包括負(fù)極片的制備，其特征在于包 括在負(fù)極片表面上形成富鎳層，其中鎳含量大于65%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述鎳氫電池的制備方法，其特征在于先將貯氫合金粉表面鍍鎳， 直到貯氫合金粉表面鎳含量大于65%，然后用鍍過鎳的貯氫合金粉及導(dǎo)電骨架制備負(fù)極 片。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述鎳氫電池的制備方法，其特征在于先用貯氫合金粉及導(dǎo)電骨 架制備負(fù)極片，再將負(fù)極片表面鍍鎳，直到負(fù)極片表面鎳含量大于65%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述鎳氫電池的制備方法，其特征在于先用貯氫合金粉及導(dǎo)電骨 架制備負(fù)極片，再將負(fù)極片于高溫堿溶液中浸泡使負(fù)極片表面其它元素溶解而在表面形成 富鎳層，直到負(fù)極片表面鎳含量大于65%。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述鎳氫電池的制備方法，其特征在于先將正、負(fù)極及電解液裝配 成電池，將電池化成一次，然后60 100°C下陳化，依次反復(fù)進(jìn)行化成和高溫陳化，直到負(fù) 極片表面鎳含量大于65%。
10.據(jù)權(quán)利要求5所述鎳氫電池的制備方法，其特征在于將正、負(fù)極及電解液裝配成 電池，將電池化成一次，接著將電池先用0. IC IC充滿電，放置一段時(shí)間，再高倍率放電到 0. 8V，反復(fù)進(jìn)行充放電3 10次，直到負(fù)極片表面鎳含量大于65%。
全文摘要
本發(fā)明屬于鎳氫電池技術(shù)領(lǐng)域，提供一種低溫高倍率放電的鎳氫電池其制備方法及負(fù)極片。這種鎳氫電池負(fù)極片，包括貯氫合金粉及其所附著的導(dǎo)電骨架，負(fù)極片表面具有富鎳層，其中鎳含量大于65％。這種鎳氫電池，包括負(fù)極片，負(fù)極片表面具有富鎳層，其中鎳含量大于65％。這種鎳氫電池的制備方法，包括負(fù)極片的制備，包括在負(fù)極片表面上形成富鎳層，其中鎳含量大于65％。本發(fā)明是通過增加負(fù)極表層的鎳含量來增強(qiáng)鎳氫負(fù)極的活性進(jìn)而做到鎳氫電池能夠在低溫環(huán)境下大電流放電，其制備方法簡(jiǎn)便容易實(shí)現(xiàn)，在-15℃低溫條件下10倍率放電與常溫下10倍率放電相比，10倍率放電效率高達(dá)95％以上，而且放電曲線平坦，在75％以上時(shí)間內(nèi)放電電壓集中在1-0.9V范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01M10/28GK101847719SQ20091011976
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者劉淼, 胡彥慶, 賈紅杰 申請(qǐng)人:深圳市格瑞普電池有限公司