專利名稱：堿性氫(mh)/二氧化錳可充電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堿性可充電池目前廣泛使用的堿性可充電池，主要有鎳-氫電池(Ni/MH)，鎳-鎘電池(Ni/cd)和可充堿錳電池(RAM)，其中鎳-鎘電池由于鎘有毒，容易造成污染而將逐漸被取代，鎳氫電池雖然具有很高的能量密度，優(yōu)良的快速充放能力，較好的低溫性能以及無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)、但其較高的自放電率、效低的體積比能量又大大限制了其用途?？沙鋲A性電池循環(huán)壽命短，降汞、去汞困難，鋅枝晶生長(zhǎng)也尚未很好解決等等，基于上述原因，本發(fā)明經(jīng)過(guò)多年的研制，以Ni/MH電池的負(fù)極MH電池與可充Zn/MnO2電池的正極Mn02電極配對(duì)組成堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，不僅可以清除Zn電極帶來(lái)的諸多問(wèn)題，以及解決降汞、去汞的難度，而且以MnO2取代Ni(OH)2使得電池的自放電率可大大降低。
現(xiàn)MnO2-H2可充電池已有研究，并且已用于低軌道地球衛(wèi)星中，但此種電池實(shí)際上是一種燃料電池，對(duì)鋼筒耐壓程度要求很高，不利于廣泛使用，采用以儲(chǔ)氫合金(MH)取代H2可以避開(kāi)這一問(wèn)題、并且有希望做成密封電池，有利于推廣使用。
本發(fā)明的目的在于，研制的堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，它是正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼組成，其主要是正極為片狀粘結(jié)式二氧化錳和添加劑，負(fù)極為片狀諸氫合金，電解液為含10-20g/l氫氧化鋰的5-9N的氫氧化鉀溶液，隔膜為能承受電池高倍率放電所引起溫度變化的絕緣材料；外殼為方形的塑料制品，該電池主要以Ni/MH電池的負(fù)極MH電極與可充Zn/MnO2電池的正極MnO2電極配對(duì)組成堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，它不僅可以清除Zn電極帶來(lái)的諸多問(wèn)題，以及解決降汞、去汞的難度，而且以MnO2取代Ni(OH)2使得電池的自放電率可大大降低，與Ni/cd二次電池相比，本發(fā)明無(wú)毒無(wú)污染、重量輕、工作電壓與Ni/cd、Ni/MH二次電池相當(dāng)，并可與Ni/cd、Ni/MH電池通用，循環(huán)壽命良好，且自放電較小，月自放電率2％。與Ni/MH電池相比，本發(fā)明價(jià)格便宜，高溫性能好，自放電小，易存放，與堿性Zn/MnO2二次電池比，本發(fā)明電池不含汞，無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)，大電流放電性能較好。
本發(fā)明所述的堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，它是由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼組成；正極為片狀粘結(jié)式二氧化錳和添加劑，負(fù)極為片狀儲(chǔ)氫合金，電解液為含10-20g/l氫氧化鋰的5-9N的氫氧化鉀溶液，隔膜為能承受電池高倍率放電所引起溫度變化的絕緣材料；外殼為方形的塑料制品；電池的正極-片狀二氧化錳采用粘結(jié)法制成、在二氧化錳中加入一定量的氫氧化亞鎳混合均勻，再加入乙炔黑，石墨做為導(dǎo)電材料，加入耐過(guò)充催化劑干拌均勻后，加入聚四氟乙烯，羧甲基纖維素鈉作為粘結(jié)劑，再濕拌均勻成膏狀物，然后將膏狀物涂布于發(fā)泡鎳基體上，于70-90℃烘干，在25-35N/cm2壓力下壓成片狀，點(diǎn)焊極耳成正極片；電池的負(fù)極采用粘結(jié)法制成，將儲(chǔ)氫合金粉與羧甲基纖維素鈉水溶液混合均勻制成膏狀，再將此膏狀涂布于發(fā)泡鎳基體上，于70-90℃下真空烘干，再25-35N/cm2壓力下壓成片狀，再于極板上涂含有石墨的聚四氟乙烯乳液， 于40-50℃下烘干，點(diǎn)焊極耳成負(fù)極片；其各組份比為重量克正極二氧化錳20-30g、Ni(OH)25-10g、石墨5g、乙炔1g、耐過(guò)充催化劑0.5g、聚四氟乙烯2-6g、羧甲基纖維素鈉6-10g，負(fù)極儲(chǔ)氫合金30-35g；耐過(guò)充催化劑為五氧化二釩、四氧化三鈷、三氧化二鎳、三氧化二鈷任意一種。正極、負(fù)極電極采用發(fā)泡鎳網(wǎng)，隔膜為尼龍無(wú)紡布或尼龍綢布等，外加一層輻射接枝聚乙烯膜。
本發(fā)明所述的堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池在二氧化錳正極中加入一定量的Ni(OH)2，使之在電極充放過(guò)程中參與電極反應(yīng)，抑制電極充放過(guò)程中Mn3O4生成，延遲MnO2電極第二電子當(dāng)量放電，大大提高了MnO2電極的可充性，因而大大提高了MH/MnO2電池的循環(huán)壽命。同時(shí)采用發(fā)泡鎳網(wǎng)作為電極骨架，增加了電極的機(jī)械性能、導(dǎo)電性能、抗合金膜落性能和抗裂化性能，從而提高了電池的循環(huán)壽命，經(jīng)檢測(cè)全充全放可達(dá)200次以上，且放電容量，仍為初始容量的80％左右，在電池的正負(fù)極之間加有外附一層輻射接枝聚乙烯膜的能承受高倍率放電所引起溫度變化的材料制成的隔膜，以防止正極過(guò)充付產(chǎn)生氧氣，氧化儲(chǔ)氫合金負(fù)極，該電池為方形與園柱相比可充分利用存放空間，其電極栓更耐沖擊和震動(dòng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可由極片盡寸大小和數(shù)量的需要提供不同容量的產(chǎn)品，在生產(chǎn)中，該電池為開(kāi)口方形，同樣可用于生產(chǎn)卷繞式園筒式，粉環(huán)或園筒形以及扣式電池，同樣也可制成密封方形電池，該電池經(jīng)過(guò)電性能測(cè)試及同種類電池相比較，其結(jié)果見(jiàn)表1、表2。
表1電性能測(cè)試結(jié)果
表2 幾種堿性可充電池性能比較<
參見(jiàn)附圖

圖1為3.5Ah開(kāi)口方形可充MH/MnO2電池示意2為3.5Ah開(kāi)口方形可充MH/MnO2電池C/5放電時(shí)第5、50、100、129、208次恒流放電曲線實(shí)施例1將20gBi-EMD、10gNi(OH)2、5g石墨、1g乙炔黑、0.5g五氧化二釩均勻混合后加入60％聚四氟乙烯2g，1.2％的羧甲基纖維素鈉溶液10g，再濕拌均勻制得膏狀，將此膏狀物涂布于80×60MM2發(fā)泡鎳基體上，于70℃烘干后，于25N/CM2壓力下壓成片狀得到正極板。
將稀土系儲(chǔ)氫合金30g與4％的聚乙烯醇水溶液混合均勻，制成膏狀物，然后將此膏狀物涂布于80-60MH2發(fā)泡鎳基體上，于70℃真空烘干于25N/CM2壓力下壓成片狀，再將混有2％石墨的60％聚四氟乙烯乳液涂于負(fù)極表面，于40℃烘干后，得到負(fù)極板，然后將正極、負(fù)極板分別點(diǎn)焊上極耳后，按正極、隔膜、負(fù)極的順序組裝成極板組，裝入尼龍塑料殼中蓋上蓋。
實(shí)施例2將25gTi-EMD、7gNi(OH)2、5g石墨、1g乙炔黑、0.5g四氧化三鈷均勻混合后加入60％聚四氟乙烯4g，1.2％的羧甲基纖維素鈉溶液6g，再濕拌均勻制得膏狀，將此膏狀物涂布于80×60MM2發(fā)泡鎳基體上，于80℃烘干后，于30N/CM2壓力下壓成片狀得到正極板。
將稀土系儲(chǔ)氫合金35g與4％的聚乙烯醇水溶液混合均勻，制成膏狀物，然后將此膏狀物涂布于80-60MM2發(fā)泡鎳基體上，于70℃真空烘干于30N/CM2壓力下壓成片狀，再將混有2％石墨的60％聚四氟乙烯乳液涂于負(fù)極表面，于40℃烘干后，得到負(fù)極板，然后將正極、負(fù)極板分別點(diǎn)焊上極耳后，按正極、隔膜、負(fù)極的順序組裝成極板組，裝入尼龍塑料殼中蓋上蓋。
實(shí)施例3將20gBi-EMD、10gNi(OH)2、5g石墨、1g乙炔黑、0.5g三氧化二鎳均勻混合后加入60％聚四氟乙烯2g，1.2％的羧甲基纖維素鈉溶液10g，再濕拌均勻制得膏狀，將此膏狀物涂布于80×60MM2發(fā)泡鎳基體上，于70℃烘干后，于25N/CM2壓力下壓成片狀得到正極板。
將稀土糸儲(chǔ)氫合金30g與4％的羧甲基纖維素鈉水溶液混合均勻，制成膏狀物，然后將此膏狀物涂布于80-60MM2發(fā)泡鎳基體上，于70℃真空烘干于25N/CM2壓力下壓成片狀，再將混有2％石墨的60％聚四氟乙烯乳液涂于負(fù)極表面，于45℃烘干后，得到負(fù)極板，然后將正極、負(fù)極板分別點(diǎn)焊上極耳后，按正極、隔膜、負(fù)極的順序組裝成極板組，裝入尼龍塑料殼中蓋上蓋。
實(shí)施例4將30gBi-EMD、5gNi(OH)2、5g石墨、1g乙炔黑、0.5g三氧化二鈷均勻混合后加入60％聚四氟乙烯6g，1.2％的羧甲基纖維素鈉溶液8g，再濕拌均勻制得膏狀，將此膏狀物涂布于80×60MM2發(fā)泡鎳基體上，于80℃烘干后，于35N/CM2壓力下壓成片狀得到正極板。
將稀土系儲(chǔ)氫合金33g與4％的聚乙烯醇水溶液混合均勻，制成膏狀物，然后將此膏狀物涂布于80-60MM2發(fā)泡鎳基體上，于90℃真空烘干于35N/CM2壓力下壓成片狀，再將混有29％石墨的60％聚四氟乙烯乳液涂于負(fù)極表面，于50℃烘干后，得到負(fù)極板，然后將正極、負(fù)極板分別點(diǎn)焊上極耳后，按正極、隔膜、負(fù)極的順序組裝成極板組，裝入尼龍塑料殼中蓋上蓋。
權(quán)利要求
1.一種堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，它是由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼組成，其特征在于，正極為片狀粘結(jié)式二氧化錳和添加劑，負(fù)極為片狀儲(chǔ)氫合金，電解液為含10-20g/l氫氧化鋰的5-9N的氫氧化鉀溶液，隔膜為能承受電池高倍率放電所引起溫度變化的絕緣材料；外殼為方形的塑料制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，其特征在于電池的正極-片狀二氧化錳采用粘結(jié)法制成，在二氧化錳中加入一定量的氫氧化亞鎳混合均勻，再加入乙炔黑，石墨做為導(dǎo)電材料，加入耐過(guò)充催化劑干拌均勻后，加入聚四氟乙烯，羧甲基纖維素鈉作為粘結(jié)劑，再濕拌均勻成膏狀物，然后將膏狀物涂布于發(fā)泡鎳基體上，于70-90℃烘干，在25-35N/cm2壓力下壓成片狀，點(diǎn)焊極耳成正極片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，其特征在于，電池的負(fù)極采用粘結(jié)法制成，將儲(chǔ)氫合金粉與羧甲基纖維素鈉聚乙烯醇水溶液混合均勻制成膏狀，再將此膏狀涂布于發(fā)泡鎳基體上，于70-90℃下真空烘干，再25-35N/cm2壓力下壓成片狀，再于極板上涂含有石墨的聚四氟乙烯乳液，于40-50℃下烘干，點(diǎn)焊極耳成負(fù)極片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，其特征在于各組份比為重量克正極二氧化錳20-30g、Ni(OH)25-10g、石墨5g、乙炔1g、耐過(guò)充催化劑0.5g、聚四氟乙烯2-6g、羧甲基纖維素鈉6-10g負(fù)極儲(chǔ)氫合金30-35g耐過(guò)充催化劑為五氧化二釩、四氧化三鈷、三氧化二鎳、三氧化二鈷任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，其特征在于、正極、負(fù)極電極骨架采用發(fā)泡鎳網(wǎng)、隔膜為尼龍無(wú)紡布或尼龍綢布等，外加一層輻射接枝聚乙烯膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿性氫(MH)/二氧化錳可充電池，由片狀MnO
文檔編號(hào)H01M10/24GK1155170SQ9611730
公開(kāi)日1997年7月23日 申請(qǐng)日期1996年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月24日
發(fā)明者夏熙, 郭再萍, 王興強(qiáng) 申請(qǐng)人:新疆大學(xué)