一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，屬于納米復(fù)合材料和二次電池制備【技術(shù)領(lǐng)域】。本包括如下步驟：1)將石墨烯和鎮(zhèn)電極材料復(fù)合得到新的正極材料；2)制備正極極片。本發(fā)明充分利用石墨烯的大比表面積和超高的電子遷移率等特性，提高了電池的容量和比功率，改善了鎳氫動力電池在大電流、高倍率條件下充放電性能，增加了電池的循環(huán)使用壽命，從而制備出一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池，同時本發(fā)明制作工藝簡單有效，易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
【專利說明】一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米復(fù)合材料和二次電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高性能石墨烯基鎳 氫動力電池的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新能源電動汽車的發(fā)展，對鎳氫動力電池的性能提出了更高的要求，不僅要 求電池具有大容量，而且還要求電池具有較高的比功率。因此，研究一種高性能的新型鎳氫 動力電池迫在眉睫。
[0003] 石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是一種由碳原子以sp2雜 化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯的理 論比表面積達2632m2/g，導(dǎo)熱系數(shù)高達5 3〇OW/m · K，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/ V.s，而電阻率只約1(Γ8Ω .cm。石墨烯大的比表面積及其良好的電學(xué)性能使得其非常適 合應(yīng)用于高性能鎳氫動力電池的制備。
[0004] 現(xiàn)有的對鎳氫電池正極處理的方法有，如申請?zhí)枮?01210538083. 0的專利是利 用石墨烯漿對鎳電極表面進行二次涂履，對負極骨架進行預(yù)處理，以充分形成三維導(dǎo)電網(wǎng) 絡(luò)。該方法的缺點是：涂覆不能使?jié){料混合均勻，極大的影響電池的循環(huán)穩(wěn)定性，而且進行 二次涂覆時，工序和成本均增加，工藝要求復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有鎳氫電池容量不大，充放電性能不好以及工藝技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn) 成本過高的技術(shù)問題，從而提供一種制作簡單、大電池容量、高功率、快速充放電性能的石 墨烯基鎳氫動力電池的制備方法。
[0006] -種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0007] 1)正極漿料的制作，將石墨烯和鎳電極材料（球鎳和鎳粉）在水中攪拌均勻后， 再加入黏合劑調(diào)制成漿料，具體操作為：球磨時間為2-4h,球磨轉(zhuǎn)速為500-800r/min，以上 物質(zhì)的重量配比為：球鎳：石墨烯：C〇0 :Er203 :鎳粉：CMC :PTFE :純水=100 :1?5 :6 :0· 5 : 1. 5 ：8 ：2 ：16 ；
[0008] 2)正極極片的制作，使用拉漿爐將步驟1)制備的漿料以80-100m/h的速度均勻 的涂覆在孔率為90%的泡沫鎳上，在恒溫100±5°C，4±lm高的堅爐中烘千后，經(jīng)輥距為 0. 3-0. 5mm的輥壓機壓致所需的厚度，最后裁剪修邊制得正極極片。
[0009]作為上述方案的進一步說明，所用球鎳為含鈷、鋅和鎂的球形氫氧化鎳，所述Co 含量為4. 1% -4.7%，所述Zn含量為3.7% -4. 3%，所述Mg含量為小于等于〇.〇3%。 [0010] 作為上述方案的進一步說明，所用球鎳的顆粒度在8-20 μ m。
[0011] 作為上述方案的進一步說明，所用鎳粉為Τ25δ#羰基鎳粉。
[0012] 作為上述方案的進一步說明，所用的鎳粉為球磨后鎳粉，球磨后鎳粉的粒徑為 0· 5-3 μ m 之間。
[0013]作為上述方案的進一步說明，所用泡沫鎳的規(guī)格為320g/m2,純鎳。
[0014]作為上述方案的進一步說明，所述粘結(jié)劑由固含量為60%的PTFE(聚四氟乙烯） 和固含量為3%的CMC(羧甲基纖維素鈉）組成。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點是：鎳氫動力電池制備工藝簡單，而且具有大容量、高功率和好的充 放電性能，同時電池的循環(huán)使用壽命也得到了幅度的提髙。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為利用本發(fā)明制備的電池與現(xiàn)有技術(shù)制備的電池的放電效率對比圖。

【具體實施方式】
[0017] 為方便本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的

【具體實施方式】進行詳細闡述。
[0018] 實施例1
[0019] 一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，包括如下步驟：
[0020] 1)正極漿料的制備：
[0021] 取石墨烯和鎳電極材料在水中機械球磨后加入適量的鎳粉導(dǎo)電劑攪拌均勻，再加 入黏合劑PTFE(聚四氟乙烯）和CMC(羧甲基纖維素鈉）調(diào)制成漿料，具體操作為：攪拌時 間為2-4h，攪拌轉(zhuǎn)速為500-800r/min，以上物質(zhì)的重量配比為：球鎳：石墨烯：c〇0 :Er203 : Ni 粉：CMC :PTFE :純水=100 :1 :6 :0· 5 :1. 5 :8 :2 :16 ;
[0022] 2)正極極片的制備：
[0023] 使用拉漿爐將步驟1)制備的漿料以80-100m/h的速度均勻的涂覆在孔率為90% 的泡沫鎳上，在恒溫l〇〇±5°C，4±lm高的堅爐中烘干后，經(jīng)輥距為〇. 3-0. 5nm的輥壓機壓 致所需的厚度，最后裁剪修邊制得正極極片。然后和隔膜、正極片一起卷繞成鎳氫電池，記 為A1
[0024] 實施例2
[0025] -種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，按與實施例1相同的方法制備， 只是將石墨烯的用量加大，具體為：球鎳：石墨烯：C〇0 :Er203 :Ni粉：CMC :PTFE :純水= 100 :3 :6 :0. 5 :1. 5 :8 :2 :16〇
[0026] 實施例3
[0027] 一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，按與實施例1相同的方法制備， 只是將石墨烯的用量加大，具體為：球鎳：石墨烯：C〇0 :Er203 :Ni粉：CMC :PTFE :純水=92 : 5 ：6 ：0. 5 ：1. 5 ：8 ：2 ：16〇
[0028] 對比實驗
[0029]圖1為本發(fā)明各實施例與原有技術(shù)制作的電池在室溫、以10C高倍率條件下進行 的放電效率圖。其中，原有技術(shù)制備的鎳氫電池記為A0,利用了實施例1制備的鎳氫電池標 記為A1,利用了實施例2制備的鎳氫電池標記為A2,利用了實施例3制備的鎳氫電池標記 為A3,所用檢測裝置為廣州擎天實業(yè)有限公司的實驗室專業(yè)系列設(shè)備。
[0030] 從圖1中可以看出，利用本發(fā)明制得的電池在高倍率下的放電效率明顯優(yōu)于原有 技術(shù)制備的電池的放電效率。
[0031] 表1為實施例制備的電池與原有技術(shù)制備的電池的性能對比表。
[0032] 表1性能對比表
[0033]

【權(quán)利要求】
1· 一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 正極漿料的制作，將比表面積>1500m2/g的石墨烯和鎳電極材料（球鎳和鎳粉）在 水中攪拌均勻后，再加入黏合劑調(diào)制成漿料，具體操作為：攪拌時間為2-4h，攪拌轉(zhuǎn)速為 5〇〇-8〇Or/min，以上物質(zhì)的重量配比為：球鎳：石墨烯：Co0 :Er2〇3 :鎳粉：CMC :pTFE :純水= 100 :1 ?5 :6 :0. 5 :1· 5 :8 :2 :16 ; 2) 正極極片的制作，使用拉漿爐將步驟1)制備的漿料以8〇-l〇〇m/h的速度均勻的 涂覆在孔率為90%的泡沫鎳上，在恒溫 100土5。〇，4±1111高的堅爐中烘干后，經(jīng)輥距為 0· 3-0. 5mm的輥壓機壓致所需的厚度，最后裁剪修邊制得正極極片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征在 于，所用球鎳為含鈷、鋅和鎂的球形氫氧化鎳，所述Co含量為4. 1 % -4. 7%，所述Zn含量為 3. 7% -4. 3%，所述Mg含量為小于等于〇. 〇3%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征 在于，所用球鎳的顆粒度在8-20 μ m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征在 于，所用鎳粉為T255#羰基鎳粉。
5·根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征在 于，所用的鎳粉為球磨后鎳粉，球磨后鎳粉的粒徑為〇. 5_3 μ m之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征在 于，所用泡沫鎳的規(guī)格為320g/m2,純鎳。 7_根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能石墨烯基鎳氫動力電池的制備方法，其特征在 于，所述粘結(jié)劑由固含量為60%的PTFE和固含量為3%的CMC組成。
【文檔編號】H01M10/30GK104218266SQ201410452187
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】馮祖勇, 吳永明, 彭占 申請人:馮祖勇, 吳永明, 彭占