專利名稱：一種鎳氫高溫充電電池的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池制作工藝，具體涉及一種在高溫環(huán)境下工作的鎳氫高 溫充電電池的制作工藝。
背景技術(shù)：
人類自工業(yè)革命以來，隨著眾所周知的全球環(huán)境變暖，"溫室效應(yīng)"增加 的原因，環(huán)保、耐高溫的鎳氫高溫電池得到了越來越廣泛的應(yīng)用，人們對可充 電池的要求也就越來越高，主要是在赤道附近地區(qū)城市高溫天氣比較多且長， 常規(guī)充電電池常常因為在高溫環(huán)境下小電流充不滿電，又要持續(xù)小電流放電來 保證使用，如果高溫小電流充電效率過低，不僅不能保證使用時間，還因為電 池長期過放電影響電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一 種在高溫環(huán)境下小電流充電效率高、充電電池使用壽命長的鎳氫高溫充電電池 的制作工藝。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種鎳氫高溫充電電池的制作工藝，包括正極、 負(fù)極、隔膜，正、負(fù)極填充活性物質(zhì)，鋼殼內(nèi)并注入電解液，正極基體材料采
用面密度在380-550g/n^的泡沫鎳，正極活性材料采用內(nèi)加鈷的加鋅加鈷高溫 球鎳，正極添加劑采用鈣、釔、鈷元素添加劑，負(fù)極活性材料的負(fù)極合金粉采 用吸氫平臺低的長壽命型合金粉。
上述技術(shù)方案中，隔膜采用經(jīng)過接枝技術(shù)和等離子技術(shù)處理的隔膜。
上述技術(shù)方案中，隔膜紙加長完全包住負(fù)極，正、負(fù)極容量比在i : i.5
2.2之間。
上述技術(shù)方案中，鈣、釔、鈷元素添加劑可采用氟化鈣、氫氧化鈣、氧化 釔、鈷粉中的一種或幾種混合物。
上述技術(shù)方案中，吸氧平臺低的長壽命型合金粉為金峰航6T-30、 6H-30， 廈門鎢業(yè)ML-Ol、 ML-05、 ML-03或內(nèi)蒙古稀奧科的T2A-180型合金粉。
上述技術(shù)方案中，電解液采用常規(guī)鉀、鈉、鋰三元電解液配方，并在電解 液中減少鉀的含量，提高鈉和鋰的含量，適當(dāng)提高電解液中氫氧根(OH-)的 摩爾濃度，再加入少量氫氧化鋇。其電解液的配方質(zhì)量比范圍是KOH: NaOH: LiOH: H20: Ba(OH)2=10~30%: 5~20%: 1~3.5%: 60 70%: 0.1~0.5%，其中 0 H—的摩爾濃度控制在7.8~8.5摩爾/升，電解液的密度為1.295-1.330。
上述技術(shù)方案中，高溫球鎳是在加鋅球鎳的表面進(jìn)中行包鈷，加入3%— 15%的氧化亞鈷(CoO)，再加1%—5%的鈣、釔、鈷元素添加劑，這種鈣、釔、 鈷元素添加劑為氟化鈣、氫氧化鈣、氧化釔、鈷粉其中之一或幾種的混和物。
本發(fā)明由于負(fù)極合金粉采用高溫性能好、長壽命型合金粉，從而提高了電 池在高溫環(huán)境下的小電流充電效率和使用壽命，正極基體采用面密度稍大的發(fā) 泡鎳，正極活性材料采用內(nèi)加鈷加鋅球鎳和加鈷球鎳以提高電池的高溫充電性 能；隔膜采用經(jīng)過接枝技術(shù)和等離子技術(shù)處理的隔膜，從而提高電池在高溫環(huán) 境下充電效率和荷電保持能力；本發(fā)明還優(yōu)化正負(fù)極結(jié)構(gòu)，盡量使負(fù)極與鋼殼 接觸面積減小來減少電池的自放電，正負(fù)極容量配比在l: 1.5 2.2之間，足量 的負(fù)極容量保證了電池高溫環(huán)境下的過放恢復(fù)能力；本發(fā)明的電解液釆用常規(guī)
鉀、鈉、鋰三元電解液改進(jìn)后的配方，在電解液中減少鉀的含量，提高鈉和鋰
的含量，適當(dāng)提高電解液中氫氧根(OH)的摩爾濃度，再加入少量氫氧化鋇 除去堿液中的雜質(zhì)，因氫氧化鋇與雜質(zhì)反應(yīng)生成鋇鹽沉淀，在高溫環(huán)境下，此 種電解液配方對提高高溫環(huán)境下電極活性物質(zhì)的利用率和降低自放電十分有 利。因此，本發(fā)明通過對活性材料的選擇、正負(fù)極片的配比優(yōu)化、電解液改進(jìn) 配方以及電池隔膜的選擇，達(dá)到提高電池在高溫環(huán)境下小電流充電效率的要 求。


圖1、圖2為43SC2800mAh鎳氫高溫電池充電效率、放電性能檢測結(jié)果
表
圖3為49C4500mAh鎳氫高溫電池高溫充放電性能檢測結(jié)果表
具體實施例方式
本發(fā)明主要是通過對正負(fù)極活性材料和添加劑的選擇、正負(fù)極片配方的優(yōu) 化、電解液配方的優(yōu)化以及隔膜的選擇，從而達(dá)到滿足電池在高溫環(huán)境下小電 流高充電效率的要求。
本發(fā)明所述的材料包括負(fù)極合金粉、正極基體材料、正極導(dǎo)電劑和添加劑、 正極球型氫氧化亞鎳，隔膜紙。鎳氫電池高溫性能不好的主要原因之一是隨著
溫度的升高，負(fù)極合金的吸放氫的平衡壓力(PCT平臺)也會升高，導(dǎo)致吸氫性 能下降.因此，想做好高溫鎳氫電池，負(fù)極材料是一個很關(guān)鍵的因素，本發(fā)明所 述的負(fù)極合金粉采用吸氫平臺低的長壽命型合金粉，如金峰航6T-30、 6H-30， 廈門鎢業(yè)ML-Ol、 ML-05、 ML-03，內(nèi)蒙古稀奧科的T2A-180等，由于這些合 金粉中雜質(zhì)少且鈷含量較高，從而提高電池在高溫環(huán)境下的小電流充電效率和
使用壽命，本發(fā)明中所述的正極基體采用面密度在380 550g/r^的泡沫鎳(因 面密度大的發(fā)泡鎳中鎳含量較多，能夠加強(qiáng)電池的集流效果，提高電池小電流 充電效率)，正極活性材料采用內(nèi)加鈷的加鋅加鈷高溫球鎳，高溫球鎳是在加 鋅球鎳的表面進(jìn)行包鈷，通過此種工藝，球鎳在高溫環(huán)境下的電性能和穩(wěn)定性 更好，再加入3%—15%的氧化亞鈷(CoO)，再加如1%—5%的鈣、釔、鈷元 素添加劑(如氟化鈣、氫氧化鈣、氧化釔、鈷粉其中之一或混和物)，實驗證 明，通過這種混合配方，正極在高溫環(huán)境下小電流充電效率比常規(guī)配方高出約 50%-70%，且能提高電池的過放電恢復(fù)性能；隔膜采用經(jīng)過接枝技術(shù)和等離子 技術(shù)處理的隔膜來提高電池的充電效率和減小自放電，這種隔膜型號有 FS2227-20、 SCIMAT700/25、 600/25、 700/30K、 FV4365K等。
本發(fā)明所述的正負(fù)極結(jié)構(gòu)，其中隔膜紙加長完全包住負(fù)極，盡量使負(fù)極與 鋼殼接觸面積減小來減少電池的自放電，因為電池自放電主要在負(fù)極(負(fù)極活性 物質(zhì)為活潑的金屬粉末，在水溶液中其電勢比氫負(fù)，可發(fā)生置換氫氣的反應(yīng)， 若在電極中存在著氫電勢低的金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)能組成腐蝕 微電路，結(jié)果負(fù)極金屬自溶，并有氫氣析出，從而減少容量，電解液中的雜質(zhì)
起同樣作用)，正負(fù)極容量比在l: 1.5以上，(只有保證有足夠負(fù)極余量，電池 的使用壽命才會更長。)本發(fā)明正負(fù)極均釆用簡單的干法制片工藝，
本發(fā)明所述的電解液采用常規(guī)鉀、鈉、鋰三元電解液改進(jìn)后的配方，Li 降低電極膨脹，提高壽命，降低自放電，也可提高高溫充電效率;Na主要是提 高高溫充電性能,在電解液中減少鉀的含量，提高鈉和Li的含量，適當(dāng)提高電 解液中氫氧根(OH—)的摩爾濃度，再加入少量氫氧化鋇除去堿液中的雜質(zhì)(氫 氧化鋇與雜質(zhì)反應(yīng)生成鋇鹽沉淀)，實驗證明，在高溫環(huán)境下，此種配方對提
高電極活性物質(zhì)的利用率和降低自放電十分有利。
實施例l: 43SC2800mAh鎳氫高溫電池
43SC2800mAh鎳氫高溫電池屬于高容量電池，電池的裝配有一定的難度， 為了盡量減小松緊，從而盡可能減小電池的自放電，因此采取了比常規(guī)電池松 緊度小(85%-96%)的設(shè)計，隔膜紙加長包住負(fù)極，減小負(fù)極外圈與鋼殼的接 觸面積；正極基體采用長沙力元新材料股份有限公司生產(chǎn)的420g/r^發(fā)泡鎳做 基體材料，氫氧化亞鎳采用江門長順高溫球鎳和廣州星明亞鈷以(80%-95%): (5%-15%)比率混合，再加如1%—5%的1丐、釔、鈷元素添加劑(如氫氧化 鈣、氧化釔、鈷粉的其中之一或幾種的混和物)，負(fù)極采用高溫合金粉(金峰 航6T-30、 6H-30或內(nèi)蒙古稀奧科的T2A-180其中之一)，隔膜采用經(jīng)接枝技術(shù) 和等離子技術(shù)處理的濕敷型隔膜(SCIMAT700/25或SCIMAT600/25)，正負(fù)極 容量比為h 1.7，正極點焊二條鎳帶集流，正負(fù)極采用簡單的干法上粉工藝， 正負(fù)極與隔膜進(jìn)行巻繞，然后裝上鋼殼再注入高溫電解液、封口、化成，制作 出43SC2800mAh高溫電池。用此工藝制作的電池其充電效率和性能見附表1 和附表2;
實施例2、 49C4500mAh鎳氫高溫電池
49C4500mAh鎳氫高溫電池正極基體采用長沙力元新材料股份有限公司 生產(chǎn)的連續(xù)發(fā)泡鎳做基體材料，面密度420g/m2，氫氧化亞鎳采用江門長順高 溫球鎳和海南金億亞鈷以(80%-95%): (5%-15%)比率混合，負(fù)極采用高溫 合金粉(金峰航6T-30或廈門鎢業(yè)ML-05)，隔膜采用磺化技術(shù)處理的細(xì)纖維 隔膜(FV4365K)，正負(fù)極容量比為1: 1.8，正負(fù)極均采用端面焊方式集流， 正負(fù)極采用簡單的干法上粉工藝，正負(fù)極通過隔膜對應(yīng)巻繞，然后裝入鋼殼再 注入高溫電解液、封口，制作出49C4500mAh高溫電池。用此工藝制作的電池 其高溫充放電性能見附表3.
權(quán)利要求
1.一種鎳氫高溫充電電池的制作工藝，包括正極、負(fù)極、隔膜，正、負(fù)極填充活性物質(zhì)，鋼殼內(nèi)并注入電解液，其特征在于正極基體材料采用面密度在380-550g/m2的泡沫鎳，正極活性材料采用內(nèi)加鈷的加鋅加鈷高溫球鎳，正極添加劑采用鈣、釔、鈷元素添加劑，負(fù)極活性材料的負(fù)極合金粉采用吸氫平臺低的長壽命型合金粉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳氫高溫充電電池的制作工藝，其特征在于隔膜 采用經(jīng)過接枝技術(shù)和等離子技術(shù)處理的隔膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳氫高溫充電電池的制作工藝，其特征在于隔膜 紙加長完全包住負(fù)極，正、負(fù)極容量比在l : 1.5 2.2之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎳氫高溫充電電池的制作工藝，其特征在于鈣、 釔、鈷元素添加劑可采用氟化鈣、氫氧化鈣、氧化釔、鈷粉其中的一種或混合 物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳氫高溫充電電池的制作工藝，其特征在于吸氧 平臺低的長壽命型合金粉為金峰航6T-30、 6H-30，廈門鉤業(yè)ML-Ol、 ML-05、 ML-03或內(nèi)蒙古稀奧科的T2A-180型合金粉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳氫高溫充電電池的制作工藝，其特征在于電解 液采用常規(guī)鉀、鈉、鋰三元電解液配方，并在電解液中減少鉀的含量，提高鈉 和鋰的含量，適當(dāng)提高電解液中氫氧根(OH—)的摩爾濃度，再加入少量氫氧 化鋇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳氫高溫充電電池的制作工藝，其特征在于高溫 球鎳是在加鋅球鎳的表面進(jìn)行包鈷，加入3%—15°/。的氧化亞鈷(CoO)，再加 1%—5%的鈣、釔、鈷元素添加劑，這種鈣、釔、鈷元素添加劑為氟化鈣、氫 氧化鈣、氧化釔、鈷粉其中之一或幾種的混和物。
全文摘要
一種鎳氫高溫充電電池的制作工藝，其正極基體材料采用面密度大的泡沫鎳，正極活性材料采用內(nèi)加鈷的加鋅加鈷高溫球鎳，正極添加劑采用鈣、釔、鈷元素添加劑，負(fù)極合金粉采用吸氫平臺低的長壽命型合金粉，正、負(fù)極容量比在1∶1.5～2.2之間，電解液也采用常規(guī)鉀、鈉、鋰三元電解液改進(jìn)后的配方。本發(fā)明通過上述材料的選擇及配比、配方的優(yōu)化，達(dá)到高溫環(huán)境下小電流高充電效率、長壽命的要求。
文檔編號H01M10/28GK101188309SQ20061013670
公開日2008年5月28日 申請日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者周建明, 楊書勝, 熊興海, 鐘發(fā)平 申請人:湖南科力遠(yuǎn)高技術(shù)有限公司