專利名稱：鎳氫電池金屬氫化物電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎳氫電池負(fù)極的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
80年代以來，隨著荷蘭菲力浦實(shí)驗(yàn)室對(duì)稀土系貯氫合金衰減機(jī)理的研究，鎳氫電池獲得了巨大的發(fā)展。與其它種類電池相比，鎳氫電池具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，加大鎳氫電池的研發(fā)力度具有十分重大的經(jīng)濟(jì)意義。
金屬氫化物電極是鎳氫電池的關(guān)鍵部分，其制作一般要經(jīng)過和漿、涂漿(或拉漿)、制干、輥壓、裁剪等工序?，F(xiàn)在，制造金屬氫化物電極不論是采用手工生產(chǎn)還是機(jī)械化生產(chǎn)，它的一個(gè)基本特征是必須使用黏合劑，使氫化物電極中含有黏合劑。雖然含量很少，但這所帶來的缺點(diǎn)卻不容忽視。首先，由于加入了黏合劑，增大了電池的歐姆內(nèi)阻和充放電時(shí)的歐姆極化，降低了充放電效率，降低了電池容量和平臺(tái)比率(是指放電曲線1.2V以上部分占全部容量的百分比)，延長(zhǎng)了活化時(shí)間；另外，使氫化物電極充電時(shí)析氫時(shí)間提前，增大了電池的內(nèi)壓和噴、爬堿的可能性。為了解決這一問題，日本Sakai等人報(bào)道研制了一套設(shè)備，用以避免使用黏合劑，壓制負(fù)極片，但設(shè)備復(fù)雜，工藝難于實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是提供一種制作氫-鎳電池負(fù)極的新方法，它不使用黏合劑，可以很好地解決上述問題，并可增大負(fù)極活性物質(zhì)填充量，十分適合制作高容量電池，而且操作簡(jiǎn)單，方便實(shí)用。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的鎳氫電池金屬氧化物電極的制備，一般要經(jīng)過和漿、涂漿、制干、輥壓、裁剪等工序，其特征在于只選用活性物質(zhì)、導(dǎo)電性金屬添加劑、濃度為0～40％的乙醇(或丙醇或甲醇)溶液、泡沫鎳作為原材料，使金屬氫化物電極中不含有黏合劑。具體方法有兩種1．將泡沫鎳預(yù)壓后，浸泡于濃度為0～40％的乙醇(或乙酸或丙醇)溶液中2～10分鐘，然后取出，將攪拌均勻的活性物質(zhì)與導(dǎo)電性金屬添加劑的混合物迅速涂覆于濕潤的泡沫鎳上，使總濕重達(dá)到0.23-0.25g/cm2，再經(jīng)晾干、輥壓、裁剪得所需的金屬氫化物電極。用此類電極制成電池A(AA型)。
2．將活性物質(zhì)與導(dǎo)電性金屬添加劑的混合物中加入濃度為0～40％的乙醇(或乙酸或丙醇)溶液，使其含量達(dá)到總重量5～13％，然后攪拌均勻，使呈膏狀，直接涂覆于泡沫鎳上，再經(jīng)晾干、輥壓、裁剪得所需的金屬氫化物電極。用此類電極制成電池B(AA型)。附圖及說明以現(xiàn)有技術(shù)中帶有黏合劑的金屬氫化物電極制成電池C(AA型)。
經(jīng)測(cè)試，電池A、電池B的內(nèi)阻在21mΩ以下，而相同條件下電池C的內(nèi)阻要大于21mΩ。


圖1是電池A與電池C的第一次化成的充、放電曲線比較圖(0.1C充電16h,0.2C放電至1.0V。A1、A2電池A的充、放電曲線；C1、C2電池C的充、放電曲線)。
圖2是電池B與電池C的第一次化成的充、放電曲線比較圖(0.1C充電16h,0.2C放電至1.0V。B1、B2電池B的充、放電曲線；C1、C2電池C的充、放電曲線)。
由圖1、2可見，第一次化成中，電池A、電池B的放電容量在1450mAh左右，平臺(tái)比率為71％～73％，充放電比率為75％～76％；而電池C的放電容量則僅約1000mAh，平臺(tái)比率為67％，充放電比率為52％～53％，這說明沒有黏合劑的負(fù)極容易活化，優(yōu)于有黏合劑的負(fù)極。
圖3是電池A和電池C的高倍率充、放電曲線比較圖(1C充電1.1h,IC放電至1.0V,A3、A4電池A的充、放電曲線；C3、C4電池C的充、放電曲線)。
圖4是電池B和電池C的高倍率充、放電曲線比較圖(1C充電1.1h,1C放電至1.0V,B3、B4；電池B的充、放電曲線；C3、C4電池C的充、放電曲線)。
由圖3、4可見，電池A、B的放電容量可達(dá)1260～1270mAh之間，平臺(tái)比率67％和72％；而電池C的容量大約為1160mAh，平臺(tái)比率61％。這說明沒有黏合劑的負(fù)極倍率放電容量高，優(yōu)于有黏合劑的負(fù)極。
圖5是電池A的壽命曲線圖(1C充1.1h,1C放電至1.0V)。
圖6是電池B的壽命曲線圖(1C充1.1h,1C放電至1.0V)。
由圖5、圖6可見，使用沒有黏合劑的金屬氫化物電極的電池，壽命循環(huán)次數(shù)可達(dá)500次以上，顯示出良好的壽命特性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)由本發(fā)明制得的不含黏合劑的金屬氫化物電極所組裝成的電池，內(nèi)阻、內(nèi)壓小，容量大，平臺(tái)比率高，充放電比率高，易化成，并可增大氫化物電極的活性物質(zhì)填充量，十分適合制作高容量電池，而且，本發(fā)明所需設(shè)備儀器簡(jiǎn)單、成本低，易于操作。
實(shí)施例1．將泡沫鎳(日本駐友)先用輥壓機(jī)預(yù)壓至0.75mm，浸泡于去離子水中5min左右，同時(shí)，將95％(重量比)的活性物質(zhì)貯氫合金(天津海泰)與5％的導(dǎo)電性金屬添加劑羰基鎳粉(400目，加拿大INCO公司)置于研缽中研磨混合均勻，然后取出泡沫鎳，迅速將上述混合物涂覆于泡沫鎳中，使總濕重達(dá)到0.23-0.25g/cm2，常溫下晾干后，經(jīng)輥壓、裁剪可得所需的金屬氫化物電極。使用這種電極制成的電池的性能見圖1、3、5。
實(shí)施例2．將95.5％(重量比)的活性物質(zhì)貯氫合金(天津海泰)與4.5％的導(dǎo)電性金屬添加劑羰基鎳粉(400目，加拿大INCO公司)混合，置于研缽中混合均勻，加入10％左右去離子水，攪拌，使混合物呈濕潤的膏狀，然后涂覆于來經(jīng)任何處理的泡沫鎳(日本駐友)中，經(jīng)晾干、輥壓、裁剪后可得所需的金屬氧化物電極。使用這種電極制成的電池的性能見圖2、4、6。
實(shí)施例3．將泡沫鎳(日本駐友)先用輥壓機(jī)預(yù)壓至0.75mm，浸泡于濃度為5％的乙醇溶液中5min左右，同時(shí)，將95％(重量比)的活性物質(zhì)貯氫合金(天津海泰)與5％的導(dǎo)電性金屬添加劑羰基鎳粉(400目，加拿大INCO公司)置于研缽中研磨混合均勻，然后取出泡沫鎳，迅速將上述混合物涂覆于泡沫鎳中，使總濕重達(dá)到0.23-0.25g/cm2，常溫下晾干后，經(jīng)輥壓、裁剪可得所需的金屬氫化物電極。
實(shí)施例4．將95.5％(重量比)的活性物質(zhì)貯氫合金(天津海泰)與4.5％的導(dǎo)電性金屬添加劑羰基鎳粉(400目，加拿大INCO公司)混合，置于研缽中混合均勻，加入10％左有的濃度為5％的乙醇溶液，攪拌，使混合物呈濕潤的膏狀，然后涂覆于未經(jīng)任何處理的泡沫鎳(日本駐友)中，經(jīng)晾干、輥壓、裁剪后可得所需的金屬氫化物電極。
權(quán)利要求
1．一種鎳氫電池的金屬氫化物電極的制備方法，一般要經(jīng)過和漿、涂漿、制干、輥壓、裁剪等工序，其特征在于只選用活性物質(zhì)、導(dǎo)電性金屬添加劑、濃度為0～40％的乙醇(或丙醇或甲醇)溶液、泡沫鎳作為原材料，使金屬氫化物電極中不含有黏合劑。
2．按照權(quán)利要求1的鎳氫電池金屬氫化物電極的制備方法，其特征在于將泡沫鎳預(yù)壓后，浸泡于濃度為0～40％的乙醇(或丙醇或甲醇)溶液中2～10分鐘，然后取出，將攪拌均勻的活性物質(zhì)與導(dǎo)電性金屬添加劑的混合物迅速涂覆于濕潤的泡沫鎳中。
3．按照權(quán)利要求1的鎳氫電池金屬氧化物電極的制備方法，其特征在于將活性物質(zhì)與導(dǎo)電性金屬添加劑的混合物中加入濃度為0～40％的乙醇(或丙醇或甲醇)溶液，使其含量達(dá)到總重量5～13％，然后攪拌均勻，使呈膏狀，再直接涂覆于泡沫鎳中。
全文摘要
鎳氫電池金屬氫化物電極的制造方法屬于鎳氫電池負(fù)極的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中使用黏合劑制造金屬氫化物電極而造成的鎳氫電池內(nèi)阻、內(nèi)壓高,容量低,難化成等缺點(diǎn),而提供了一種不使用黏合劑,只選用活性物質(zhì)、導(dǎo)電性金屬添加劑、濃度為0～40%的乙醇(或丙醇或甲醇)溶液、泡沫鎳作為原材料的金屬氫化物電極的制造方法。此法操作簡(jiǎn)單,方便實(shí)用,既減少了生產(chǎn)工序,又可顯著提高鎳氫電池性能。
文檔編號(hào)H01M4/36GK1221227SQ9712178
公開日1999年6月30日 申請(qǐng)日期1997年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者閻德意, 崔維國, 程騫 申請(qǐng)人:天津和平海灣電源集團(tuán)有限公司