[发明专利]添加酒石酸金属配合物的镍氢二次电池的正极

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于电池技术领域的电极，特别是一种添加酒石酸金属配合物的镍氢二次电池的正极。

背景技术

镍氢二次电池是目前应用最广泛的二次电池之一，其能量密度是镍镉电池的1.5～2.0倍，体积能量密度可与锂离子电池相当，功率密度较高，适合较大电流的充放电，无环境污染。

镍氢二次电池多采用微米级球形β-Ni(OH)₂为正极活性材料。由于β-Ni(OH)₂在充电过程中，特别是过充时，会将β-NiOOH部分转变为γ-NiOOH，而γ-NiOOH体积比β-NiOOH大为增加，因此，多次冲放电循环后，电极产生体积膨胀和畸变，会导致电极交换电流密度小、极化严重和活性物质粉化脱落等现象。

为了改善镍氢二次电池的充放电性能、循环稳定性以及安全可靠性，通常在正极中加入适当的添加剂，如Co、Cd、Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、Ce等金属或氧化物。此外，乙炔黑、导电石墨等碳材料因为其低密度和优异的导电导热性能也常被用来做正极材料的添加剂。

金属有机骨架材料MOFs(metal orgainic frameworks)是利用金属或金属簇和有机配体构筑的新型有机-无机杂化多孔材料，在吸附分离、气体储存等方面拥有诱人的应用潜力。酒石酸金属配合物就是MOFs的一种，将其引入到镍氢二次电池的正极中，有望在很好的改善电池的充放电性能的同时，通过其广泛的界面对电池过充或过放产生的气体的吸附效应来降低电池的内压，从而改善正极的性能。

专利申请号2008100623613的文献中公开了一种葡萄糖二酸金属配合物掺杂β-Ni(OH)₂制备的镍氢电池正极材料能提高电池正极活性物质的利用率并改善充放电循环的可逆性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种添加酒石酸金属配合物的镍氢二次电池的正极。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明是一种含有酒石酸金属配合物成分的，具有质量比容量大，循环稳定性好，安全无污染等特点的镍氢二次电池的正极。

酒石酸金属配合物是由酒石酸为有机配体，各种价态的金属为中心原子通过配位键作用自组装而形成的具有高度规整的多孔网络结构的金属有机骨架材料，在镍氢电池电解液中稳定，且具有较好的吸附能力和成膜成形性。通过改变添加的酒石酸金属配合物的种类和比例可以调节电池正极的亲水性和疏水性，使之适合于镍氢电池正极液-固两相的界面反应。

不仅如此，在充放电过程中酒石酸金属配合物中的金属原子还能协同参加电极氧化还原过程，选择合适的配合物掺杂β-Ni(OH)₂能提高电池正极活性物质的利用率并能改善充放电循环的可逆性。

本发明镍氢二次电池的正极材料，其组份及重量含量如下：

酒石酸金属配合物：0.5～15％

粘结剂1.0～5％

导电剂1.0～8％

余量为球形β-Ni(OH)₂。

在本发明添加酒石酸金属配合物的镍氢二次电池的正极材料中所述的酒石酸金属配合物包括以酒石酸为配体或配体之一，与镍、钴、锰、锌、镉、铜、铝、铬、钙、镁、铁、镧、铈、镝、钕、铕、钇、镥、铒、钾、锂、钠、钒、钨、等金属或金属簇构筑的配合物。可选取其中的一种或几种酒石酸金属配合物掺杂β-Ni(OH)₂作为镍氢电池正极材料的添加剂。

在本发明添加酒石酸金属配合物的镍氢二次电池的正极材料中，其特征在于，所述的导电剂为镍粉、钴粉、锌粉、乙炔黑、石墨和活性碳中的一种或几种。

在本发明添加酒石酸金属配合物的镍氢二次电池的正极材料中，其特征在于，所述的粘合剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚环氧乙烷、丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

将酒石酸金属配合物、球形β-Ni(OH)₂、以及导电剂混合均匀，加入一定量的粘结剂，与水搅拌均匀后涂在泡沫镍或穿孔钢带等集流体上，经烘干、清粉、压轧、点焊、剪切成型等工艺制成电池正极。

本发明的镍氢二次电池的正极具有质量比容量大，循环稳定性好，耐高温以及安全无污染等优点。新加入的酒石酸金属配合物，具有新型的多孔结构，比表面积大，吸附性能力强，成膜成形性好，将其引入到镍氢二次电池的正极中，通过其大量的介面对电池过充或过放产生的气体的吸附效应来降低电池的内压，从而进一步改善了电池正极的性能。

具体实施方式：

实施例1：