[发明专利]可以在宽温度范围内稳定使用的碱性蓄电池

说明书

本发明涉及一种碱性蓄电池。

碱性蓄电池包括一个装有一组电极的外壳。电极组包括一个镍正极和一个含有氢氧化镉或吸收合金作为活性物质的氢的负极。正极、负极和两个电极之间的隔离物卷或平铺在一起。电极组浸渍了碱性电解液。封盖覆盖在外壳的开口上。将通常由尼龙做成的一个垫圈插在封盖和外壳之间，以密封开口。

与其他蓄电池相比，上述碱性蓄电池具有良好的充电/放电性能，而且可以密封，所以这种碱性蓄电池可以在多种应用中使用。

这种碱性蓄电池需要改进的性能，如较大的容量和较长的寿命，已经将它们的研究和开发引向了对这种需求作出反应。

近来随着电池在更宽各种环境下的使用，碱性蓄电池也需要承受从低温到高温的宽温度范围。

为了改进碱性蓄电池在高温下的性能，例如，在一种已知的技术中是向电解液中加入锂(参见日本专利申请特开平11-219721号)。

其他已知的用来改进碱性蓄电池高温性能的技术如下：

(a)由钴和氢氧化镍形成一种固态溶液，它是一种正极活性物质，以便抑制高温下充电效率下降。

(b)将氢氧化钴和氢氧化钇加入到氢氧化镍中，氢氧化镍是正极板的一个主要成分。Y的浓度为0.5～3％。这提供了高电池容量和优良的充电/放电循环性能(参见日本专利申请特开平11-73957号)。

(c)为由氢氧化镍活性物质的晶体构成的每个微粒都提供了表面层。此表面层含有一种由Co、Mn和其他元素如Mg、Ca和Sr构成的固态溶液。因此，可以在高温下提供高充电性能(参见日本专利申请特开平10-125318号)。

(d)镍活性物质中含有Al和V。在镍活性物质的表面上形成有一个含有Ca、Ti和类似元素的层。这在高温下增强了充电性能(参见日本专利申请特开平10-149821号)。

(e)氢氧化镍微粒由以Ni-和Y-基氢氧化物构成的表层覆盖，以为活性物质提供在高温下的增强的性能(参见日本专利申请特开平10-255790号)。

上述技术提供了在室温和高温下具有良好性能的碱性蓄电池。但是，这些碱性蓄电池在-40℃左右的低温下不具有足够的放电容量。这样，尚未得到在低温到高温的宽温度范围内都可以稳定使用的碱性蓄电池。

因此本发明旨在提供一种可以在宽温度范围内稳定使用的碱性蓄电池。

为了实现此目的，本发明的碱性蓄电池包括：一个镍正极，它含有从钙化合物、锶化合物、钪化合物、钇化合物和镧系元素化合物中选出的一种或多种类型的附加化合物；碱浓度为10摩尔/升(mol/l)或更高的碱性电解液。

当镍正极含有上述附加化合物时，高温下的氧气过压就会增加。这可以抑制氧气的产生，因此与其他反应相比，可以促进充电反应。因此，提高了高温下的充电性能。

尽管本发明中设置了10mol/l或更高的较高的碱浓度，但对常规的碱性蓄电池，碱性电解液的碱浓度设置在9mol/l或更低，以便维持蓄电池良好的工作电压。由于高碱浓度的碱性电解液具有较低的冷凝点，所以本发明的碱性蓄电池可以在-40℃左右的低温下稳定地工作，并可以维持足够的放电容量。已经证明在碱性溶液的碱浓度为10mol/l或更高时可以获得足够的工作电压。这样，本发明的碱性蓄电池就在低温下具有了足够的工作电压和改进的放电性能。

碱性电解液的最大许用碱浓度应设置在一个范围之内，在这个范围内电解液中的电解质化合物在低温下不能沉积，尽管高碱浓度可能会降低电池的工作电压。因此，也应该考虑到工作电压来设置适合的碱浓度。实验已经证明，碱浓度为10到11mol/l的碱性电压电池可以在低温到高温的宽温度范围内稳定地工作。

本发明的碱性电解液最好含有一种或多种从氢氧化锶、氢氧化铷、氢氧化钾、氢氧化钠中选出的化合物作为电解质。例如，当具有低水溶性的氢氧化锂用作碱性电解液时，其浓度会提高，氢氧化锂就会沉积。然而，本发明的上述电解化合物具有高水溶性，因此不易沉积。

当由聚砜(polysulfone)制成的垫圈插入到上述碱性蓄电池的外壳和封盖之间时，由于聚砜具有良好的耐热性，所以可以长时间地保持良好的电池性能。

此外，由于本发明的碱性蓄电池包括一个由两个或更多隔离组件铺设在一起构成的隔离物，所以可以减少内部短路。这对负极含有钙的镍-钙蓄电池特别有利。当蓄电池在高温下使用时，会生成钙结晶，易于发生内部短路。因此，上述由两个或更多隔离组件构成的隔离物适于维持电池长期良好的性能。