專利名稱：新型鎳氫二次電池粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的電池粘合劑，尤其是一種適合用于鎳氫二次電池體系的采
用復合材料的粘合劑。
背景技術(shù)：
鎳氫二次電池是目前應用最廣泛的二次電池之一，其能量密度是鎳鎘電池的 1. 5 2. 0倍，體積能量密度可與鋰離子電池相當，功率密度較高，適合較大電流的充放電， 無環(huán)境污染。 鎳氫二次電池的負極材料為貯氫合金——腿，正極材料為Ni (0H)2，主要電解質(zhì)為 K0H水溶液。從半電池反應中可以看出，電池中的KOH電解液不僅起離子遷移電荷的作用， 而且在充放電過程中OH—和H20還都參與了電極反應，然而反應的凈結(jié)果并沒有使電解質(zhì) 的量和濃度發(fā)生變化，所以鎳氫二次電池具有可以密封，實現(xiàn)完全免維護之特色，金屬氫化 物的貯氫密度為標準狀態(tài)下H2的1000倍以上，貯氫合金具有較高的放電容量，良好的高倍 率放電性能，較長的循環(huán)壽命，一般可以充放電500次左右。目前鎳氫二次電池正在電動工 具、混合動力車輛上獲得越來越多的應用。由于我國擁有豐富的稀土礦藏資源，因此結(jié)合鎳 氫二次電池的優(yōu)勢與我國之實際，開發(fā)研究并生產(chǎn)出先進水平的Ni/MH電池勢必更加具有 重大意義。 目前，關(guān)于鎳氫二次電池的研究及文獻報道多集中在電極活性材料方面，對粘合
劑(Binder)的研究較少，而粘合劑對改善鎳氫二次電池性能也有重要作用。常用的粘合劑
有CMC、 PVA、 HEC、 HPMC、 PPD、 SBR、 P薩、PTFE、 PE、 PP、 PIR、 PVDF等，工業(yè)上一般采用其中一
種或多種粘合劑按不同的組份和含量與電極活性材料混合鎳氫二次電池。良好的粘合劑能
對正負及漿料起增稠分散作用，還能保持正負極內(nèi)部電解液量分布均勻，減少氣體產(chǎn)生，保
持充放電反應順利進行，而若粘合劑組份搭配不適當，易將電極表面阻塞，進而阻滯電極表
面氧化還原反應的發(fā)生，降低充放電效率，甚至造成電池內(nèi)壓迅速上升。 專利申請?zhí)?3159012. 8和專利申請?zhí)?7116469. X的文獻中分別公開了二種不同
組份的粘合劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電極活性物質(zhì)不易粉化脫落、充放電容量高、循環(huán)性好 等優(yōu)點的電池粘合劑。尤其是一種適合于鎳氫二次電池體系的采用復合材料的粘合劑。
本發(fā)明所述的鎳氫二次電池粘合劑的主要組分為 草酸金屬配合物和聚四氟乙烯(PTFE)，其中草酸金屬配合物在復合材料中的含量 為2 30%，所述的復合材料為煉膠形式。 草酸金屬配合物是由草酸為有機配體，各種價態(tài)的金屬為中心原子通過配位鍵作 用自組裝而形成的具有高度規(guī)整的多孔網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的金屬有機骨架材料(MOFs)，在鎳氫電池 電解液中穩(wěn)定，且具有較好的吸附能力和成膜成形性。通過改變添加的酒石酸金屬配合物
3的種類和比例可以調(diào)節(jié)電池正極的親水性和疏水性，使之適合于鎳氫電池正極液_固兩相的界面反應。 在本發(fā)明鎳氫二次電池粘合劑中，所述的草酸金屬配合物包括以草酸為配體或配體之一，與鎳、鈷、錳、鋅、鎘、銅、鋁、鉻、鈣、鎂、鐵、鑭、鈰、鏑、釹、銪、釔、镥、鉺、鉀、鋰、鈉、
釩、鎢、鉬等金屬或金屬簇構(gòu)筑的一種或多種草酸金屬配合物。通過改變添加的草酸金屬配合物的種類和比例可以調(diào)節(jié)電池正極的親水性和疏水性，使之適合于鎳氫電池正極液_固兩相的界面反應。 應用時，首先以煉膠的形式將草酸金屬配合物膠體和聚四氟乙烯按上述比例進行混合，然后，將煉焦后的復合材料溶于N， N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亞砜(DMS0)等有機溶劑與水組成的混合溶液中，形成濃度為4% 20%的粘合劑溶液，再將電極活性材料、添加劑、導電劑等加入到上述粘合劑溶液中攪制備成黏度適中的漿料。將制備好的漿料涂于不銹鋼帶、鎳網(wǎng)或泡沫鎳集流體上，在80°C下干燥6小時，滾壓成型后即可裝配電池。
所述的電極活性材料其含量為8 0 % 9 6 % ，正極活性材料可選用球形13 -Ni (0H)2，負極活性材料選用貯氫合金。 導電劑其含量為2. 5% 18. 2%，可選用鎳粉、鈷粉、鋅粉、乙炔黑、石墨和活性碳中的一種或幾種。 添加劑其含量為0. 5% 1. 6%，可選用酒石酸金屬配合物、葡萄糖二酸金屬配合物等其它M0Fs材料中的一種或幾種。
本發(fā)明的優(yōu)點是 1.原料的選擇來源于一般的化學品，制備工藝流程簡練，操作方便；
2.本發(fā)明的電極材料在強堿中穩(wěn)定存在； 3.組份中的草酸金屬配合物，具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，吸附性能力強，成膜成
形性好，將其引入到鎳氫二次電池的正極中，通過其大量的介面對電池過充或過放產(chǎn)生的
氣體的吸附效應來降低電池的內(nèi)壓，從而進一步改善了電池正極的性能； 4.采用本發(fā)明制造的鎳氫電池取得了如下的發(fā)明效果 a.提高了活性物質(zhì)的利用率； b.提高了鎳氫電池的循環(huán)壽命，電極活性物質(zhì)不易粉化脫落；
c.提高了電池在高溫環(huán)境下的充電效率。
具體實施例方式 實施例1 : 本實施例中采用的草酸金屬配合物是草酸鈷配合物，它是以草酸和硫酸鈷為原料，在8(TC的溫度下，通過溶液法合成的。將聚四氟乙烯80g、草酸鈷配合物20g溶于900g30 % DMF水溶液中，形成濃度為10 %的粘合劑溶液，再將電極活性材料90g、導電劑5g，加入到50g， 10%的粘合劑溶液中攪拌，制成漿料，將制備的漿料涂覆于泡沫鎳等集流體上，烘干
滾壓即得正負極板。
實施例2 : 本實施例中采用的草酸金屬配合物是草酸釔配合物，它是以草酸和硝酸釔為原料，在6(TC的溫度下，通過溶液法合成的。將聚四氟乙烯93g、草酸釔配合物7g溶于900g20%匿S0水溶液中，形成濃度為10%的粘合劑溶液，再將電極活性材料90g、導電劑4g、添加劑葡萄糖二酸錳lg、加入到50g，10X的粘合劑溶液中攪拌，制成漿料，將制備的漿料涂覆于泡沫鎳等集流體上，烘干滾壓即得正負極板。
權(quán)利要求
一種鎳氫二次電池粘合劑，其特征在于其主要組分為草酸金屬配合物和聚四氟乙烯。其中草酸金屬配合物在粘合劑中的含量為2～30％，所述的復合材料為煉膠形式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳氫二次電池粘合劑，其特征在于，所述的草酸金屬配合物 包括以草酸為配體或配體之一，與鎳、鈷、錳、鋅、鎘、銅、鋁、鉻、鈣、鎂、鐵、鑭、鈰、鏑、釹、銪、 釔、镥、鉺、鉀、鋰、鈉、釩、鎢、鉬等金屬或金屬簇構(gòu)筑的一種或多種草酸金屬配合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型的電池粘合劑，尤其是一種適合用于鎳氫二次電池體系的采用復合材料的粘合劑。其主要組分為草酸金屬配合物和聚四氟乙烯。其中草酸金屬配合物在復合材料中的含量為2～30％，所述的復合材料為煉膠形式。使用本發(fā)明粘合劑制備的電池，電極活性物質(zhì)不易粉化脫落，充放電容量高，循環(huán)性好。
文檔編號H01M4/62GK101735535SQ20081012217
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者馮云龍, 呂耀康 申請人:浙江師范大學