[发明专利]镍基充电电池用高温复合添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种可充电电池用的添加剂，特别是一种镍基可充电电池用的添加剂。

背景技术

镍基电池，包含镍氢、镍镉和镍锌等以氢氧化镍/羟基氧化镍作为正极的可充电电池具有能量密度高、寿命长、体积小、重量轻、使用方便、安全可靠和经济实惠的优点，在各领域得到越来越广泛的应用。但其在高温下充电性能存在缺陷，制约了此类电池的应用领域，主要问题是高温充电效率低下，普通镍基电池在45℃以上的环境中涓流充电，其容量只为其标称容量的50％或更低；而在应急照明、户外太阳能应用和HEV等领域，电池的工作环境可能会超过45℃，甚至达到80℃，因此提高镍基电池的高温充电性能是其能否更广泛应用的关键。

镍基电池在充电时其正极进行有两个并行的电化学反应：

充电反应：Ni(OH)₂+OH^-＝NiOOH+H₂O+e^-    (1)

析氧反应：4OH^-＝2H₂O+O₂+4e^-            (2)

镍基电池在25℃以下的温度充电时，直至充入90％电量，反应式(2)过程所占的比例非常小，大部分电量的充入进行反应式(1)的过程。当温度升高时，反应式(2)的过程变得更容易进行，因此可能在充入50％或更少电量时析氧反应就开始发生，析出的氧扩散到负极，发生化学反应：

1/2O₂+2MH＝H₂O+热量    (3)

使得电池内部温度更高，析氧反应得到进一步促进，结果形成恶性循环，使充入的电量大部分用于析氧反应，从而造成正极的充电反应进行不完全，电池放电容量偏低。为了提高电池在高温条件下的容量利用率，即实际放电容量/标称容量，一条途径是让充电反应变得更加容易进行，如申请号为97117716.3的中国专利申请，在氢氧化镍中共沉积5％wt的氢氧化钴；另外一条途径是添加能够阻碍析氧反应发生的化学物质，如申请号为99116113.0的中国专利申请，在正极中添加1-5％wt的钛化合物，申请号为97120505.1的中国专利申请，在正极中添加0.1-5％wt的钇、铒、镱组成的基团中选择至少两种元素的化合物，申请号为200510040591.6的中国专利申请，在正极中添加锆元素。采用这些技术手段虽然对提高镍基充电电池的高温充电性能产生明显的效果，但是对80℃条件下的涓流充电，即0.05倍率电流充电48小时，其容量利用率最高只能到40％，仍然不能达到正常使用的水平，镍基充电电池在高温下的涓流充电转化效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基充电电池用高温复合添加剂，要解决的技术问题是提高电池在高温下的涓流充电转化效率。

本发明采用以下技术方案：一种镍基充电电池用高温复合添加剂，包含的质量比组份为：在稀土元素的单质或其化合物、IVB族元素的单质或其化合物和IIA族元素的单质或其化合物中，任意两族/类中的一种物质各0.1-10份、氢氧化镍100份。

本发明的镍基充电电池用高温复合添加剂含有稀土元素的单质或其化合物、IVB族元素的单质或其化合物和IIA族元素的单质或其化合物三族/类中的各一种物质0.1-10份。

本发明的稀土元素是钇、镱和铒元素。

本发明的钇、镱和铒的化合物是Y₂O₃、Y(OH)₃、Yb₂O₃、Yb(OH)₃、ErO₂、Er₂O₃、Er(OH)₃。

本发明的IVB族元素是钛和锆元素。

本发明的钛和锆的化合物是Ti(OH)₃、Ti(OH)₂、Ti₂O₃、TiO₂、TiO、Ti₃O₅、Zr(OH)₃、Zr(OH)₂、Zr₂O₃、ZrO₂、ZrO、Zr₃O₅。

本发明的IIA族元素是钙和镁元素。