[发明专利]一种镍氢高温电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池的技术领域，特别是在高温条件下仍能保持较高充电效率的镍氢电池。

背景技术

镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品，镍氢电池和镍镉电池外形上相似，而且镍氢电池的正极与镍镉电池也基本相同，都是以氢氧化镍为正极，主要区别在于镍镉电池负极板采用的是镉活性物质，而镍氢电池是以高能贮氢合金为负极，因此镍氢电池具有更大的能量。同时镍氢电池在电化学特性方面与镍镉电池亦基本相似，故镍氢电池在使用时可完全替代镍镉电池，而不需要对设备进行任何改造。它是目前最环保的电池，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境带来的污染问题。镍氢电池具有较大的能量密度比，这意味着可以在不为数码设备增加额外重量的情况下，使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间。同时镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似，在实际应用时完全可以替代镍镉电池，而不需要对设备进行任何改造。镍氢电池另一个优点是：大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”，这使镍氢电池可以更方便地使用。

目前，镍氢电池的一个重要用途是应用在电动工具领域中，由于近年来无绳可充电的电动工具快速发展，给人们带来了极大方便。现有技术中，镍氢电池产品在实际应用中的主要问题是电池的容量、充放电能力受温度影响很大，随温度升高电池的电性能有所下降。而电动工具在使用过程中要求大流量放电，另外，为了缩短充电时间也要求镍氢电池应具有大流量充电功能，而在大电流充放电过程中不可避免的要产生电池温度升高，达到45℃以上。当前人们正在努力开发电动汽车用的可充电镍氢电池，比其它电动工具用电池性能的要求更为苛刻，要有更大的充放电电流，使用的温度更高。

另外，在太阳能利用和应急照明等备用电源领域中，电池经常在45℃以上高温环境下，以约0.05C的小电流长期充电(即：高温、低倍率充电)。镍氢电池在高温环境条件下使用需要保证较高的充电效率和耐过充能力，现有常规镍氢电池达不到使用要求。

当镍氢电池处于高温环境时，其正极氧气生成反应的过电位(氧析出电位)降低，导致正极的充电效率降低；同时，负极中由于储氢合金的平衡压力增加，储氢合金的吸氢量也降低，于是电池内的氢分压增加，使氢穿过隔膜进入正极，加速了正极的容量降低。整个电池的性能与每一个部件的性能都息息相关。为提高整个电池的高温使用性能，可以分别改善氢氧化镍正极(如ZL99116113.0)、储氢合金负极或者碱性电解液(如ZL00108386.4)的高温使用性能。ZL99116113.0通过在氢氧化镍正极中添加相对于氢氧化镍重量的0.1％-15％的钛元素添加剂来改善镍氢电池的高温充电效率，但其适用的温度也仅在50℃左右。ZL00108386.4在电解液中加入钨酸离子和钠离子，以钨酸离子存在的钨元素被正极吸收，形成电化学稳定的、覆盖正极活性物质粉末的薄膜，钠离子在电池充放电循环中，可穿透正极活性物质的晶格，使晶格发生应变，以提高电池在高温环境下的充电效率，但其适用的温度也仅能达到50℃左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高温下充电效率较高的镍氢高温电池。

本发明的另一目的是提供所述镍氢高温电池的制造方法。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种镍氢高温电池，包括正极、负极、电解液和电池隔膜；

所述正极包括活性物质、添加剂、粘结剂；所述活性物质为添加了重量比为1％-5％的铒、钇或镱元素的氧化物或氢氧化物的其中一种或几种的特殊氢氧化镍；所述添加剂为重量百分比为5％-8％的CoO和重量百分比为1％-5％的铒或钇的氧化物；

所述电解液包括氢氧化钠、氢氧化锂、水，还加入重量百分比为1％-5％的硼化合物作为添加剂。

所述粘结剂是重量百分浓度为60％的聚四氟乙烯溶液，按重量百分比的2％-3％添加。

所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠，按重量百分比的0.1％-0.5％添加。

所述镍氢高温电池的制造方法，包括以下步骤：

第一步，使用添加了重量比为1％-5％的铒、钇或镱元素的氧化物或氢氧化物的其中一种或几种作为添加剂的特殊的氢氧化镍作为电池的正极活性物质，再加入重量百分比为5％-8％的CoO和重量百分比为1％-5％的铒或钇的氧化物作为添加剂，加入重量比为2％-3％的PTFE(聚四氟乙烯)溶液(60％浓度)作为粘结剂，再加入重量比为0.1％-0.5％的CMC(羧甲基纤维素钠)和重量比15％-30％的水搅拌成正极浆料；

第二步，将正极浆料涂敷到正极基体上，经过烘干、辊压和裁切工序制成电池正极板；