專利名稱：高比能量鎳氫動(dòng)力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可沖電化學(xué)電池，具體地說是一種由覆鈷球形氫氧化鎳為正極的鎳氫動(dòng)力電池。
背景技術(shù)：
鎳氫動(dòng)力電池的正極材料主要為氫氧化鎳，而氫氧化鎳作為堿性充電電池(Cd/Ni、MH/Ni等)正極活性材料，對(duì)電池的性能起著關(guān)鍵的作用。目前，國內(nèi)外較先進(jìn)的產(chǎn)品已從性能低下的“片狀”普通氫氧化鎳，發(fā)展為球形氫氧化鎳。球形氫氧化鎳是一種更優(yōu)異的鎳氫電池正極材料，和普通氫氧化鎳相比，其活性要大得多、密度也大大提高。
在生產(chǎn)鎳氫動(dòng)力電池時(shí)，制造球形氫氧化鎳材料，國內(nèi)外主要使用噴霧造粒法和金屬鎳氧化法。第一種方法生產(chǎn)的球形氫氧化鎳活性好，但密度不穩(wěn)定，波動(dòng)范圍寬，振實(shí)密度最高只能達(dá)到1.7～1.8g/cm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)定的2.0g/cm3以上，因此能以稱其為高活性、高密度。第二種方法雖然可得到高活性、高密度的球形氫氧化鎳，但其工藝復(fù)雜、成本高，難以形成工業(yè)化生產(chǎn)。另外，氫氧化鎳為P性半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能差，影響了電池的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服上述技術(shù)的不足，提供一種高活性、高密度、生產(chǎn)工藝簡單的高比能量鎳氫動(dòng)力電池。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是鎳氫動(dòng)力電池以金屬氫化物為負(fù)極，氫氧化鎳電極為正極，氫氧化鉀、氫氧化鋰溶液為電解液，其電極反應(yīng)為1)充電——放電
2)過充電(+)(-)3)過放電(發(fā)生反極)(+)(-)總電池反應(yīng)為 充電時(shí)，正極上的Ni(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH，水分子在貯氫合金上放電，分解出氫原子吸附在電極表面上，再擴(kuò)散到貯氫合金的內(nèi)部被吸收生成氫化物MH。
過充電時(shí)，由于陽極上可以氧化的Ni(OH)2，都變成了NiOOH，這時(shí)OH-失去電子形成O2，O2擴(kuò)散到負(fù)極，在貯氫合金的催化作用下得到電子形成OH-，也可能與負(fù)極產(chǎn)生的氫氣復(fù)合成水，同時(shí)降低電池的內(nèi)壓，負(fù)極上由于貯氫合金已吸飽了氫，這時(shí)水分子在負(fù)極上放電形成H2，H2再在貯氫合金的催化作用下與正極滲透過來的氧氣復(fù)合成水。
放電時(shí)，NiOOH得到電子轉(zhuǎn)變?yōu)镹i(OH)2，金屬氫化物內(nèi)部的氫原子擴(kuò)散到表面，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成貯氫合金和水。
過放電時(shí)，正極上可被還原的NiOOH已經(jīng)消耗完，這時(shí)H2O便在鎳電極上還原H2在鎳電極上生成，在貯氫合金電極上消耗，在電池反應(yīng)中，貯氫合金擔(dān)負(fù)著貯氫和電化學(xué)反應(yīng)的雙重任務(wù)。
為了保證氧的復(fù)合反應(yīng)，消除氧氣壓力，設(shè)計(jì)電池時(shí)，負(fù)極容量過量，電池容量由正極限制。
其工藝流程為
1)正極板制作一是通過控制反應(yīng)劑的濃度、進(jìn)料速度、反應(yīng)強(qiáng)度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)液的PH值和優(yōu)化結(jié)晶條件等，實(shí)現(xiàn)對(duì)球形氫氧化鎳三個(gè)層次的有效控制第一層次顆粒大小，可控制粒徑在5～30微米范圍。第二層次晶粒大小，細(xì)化晶粒，使X光衍射001面和101面的半峰寬達(dá)到0.9至1.0。第三層次單晶層間距及缺欠，層間距穩(wěn)定大于4.64埃。
二是對(duì)球形氫氧化鎳進(jìn)行覆鈷。將球形Ni(OH)2置入覆鈷反應(yīng)器中，對(duì)Ni(OH)2進(jìn)行覆鈷，在一定的攪拌強(qiáng)度下完成覆過程。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥即得改性后的產(chǎn)品。
三是將正極板所需的Ni(OH)2及添加劑、粘合劑混合后，填充到裁切好的發(fā)泡鎳基體上，經(jīng)碾壓、表面處理后完成。
2)負(fù)極板制作將負(fù)極板所需的貯氫合金及添加劑混合后，填充到裁切好的發(fā)泡鎳基體上，經(jīng)碾壓、表面處理后完成。
3)卷繞將正負(fù)極板中間用無紡布隔開卷繞后裝入鋼殼中。
4)點(diǎn)焊極耳負(fù)極板焊有多個(gè)極耳，并通過點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊于鋼殼底部。
5)滾槽在鋼殼口部滾出一道凹槽。
6)注液在裝有極組的開口電池中注入定量的電解液。
7)封口將電池口部密封。
基體選擇面密度400～450g/m2，孔徑≥110PPI的發(fā)泡鎳，滾壓到合適的厚度。
正極選擇覆鈷型氫氧化鎳(含鋅2～4％、含鈷3～5％)為動(dòng)力電池材料。
在制好的正負(fù)極板表面均勻噴涂一層10％PTFE溶液，并烘干，然后再進(jìn)行壓制，使極片表面形成一層致密而均勻的塑性增水層，達(dá)到固氣界面的效果，利于電池MH電極表面的氣體擴(kuò)散，提高充電效率，降低電池內(nèi)壓，減緩合金粉脫落造成的容量衰減，從而進(jìn)一步降低電池內(nèi)阻，提高電壓平臺(tái)。
本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步正極采用導(dǎo)電性能較好的覆鈷型球形氫氧化鎳，使Ni(OH)2外層有一層均勻的Co(OH)2，提高了鎳電極的析氧電位，降低了電極內(nèi)阻，從而提高了電極的充電效率、放電深度和活性材料的利用率，適應(yīng)了鎳氫電力電池大電流充放電的要求，解決了氫氧化鎳產(chǎn)品高密度、高活性相制約的難題，可生產(chǎn)出高比能量鎳氫動(dòng)力電池。
權(quán)利要求
1.高比能量鎳氫動(dòng)力電池以金屬氫化物為負(fù)極，氫氧化鎳電極為正極，氫氧化鉀、氫氧化鋰溶液為電解液。其特征在于本發(fā)明所述的氫氧化鎳為球形氫氧化鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高比能量鎳氫動(dòng)力電池，其特征在于球形氫氧化鎳為覆鈷型。
全文摘要
高比能量鎳氫動(dòng)力電池以金屬氫化物為負(fù)極，氫氧化鎳電極為正極，氫氧化鉀、氫氧化鋰溶液為電解液。本發(fā)明所述的氫氧化鎳為覆鈷型球形氫氧化鎳。
文檔編號(hào)H01M10/30GK1622373SQ200310109670
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者任清福 申請(qǐng)人:任清福