[发明专利]镍氢动力电池正极及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型镍氢动力电池正极工艺，其主要是采用覆钴型球形氢氧化镍作为活性物质，和采用一种新型的粘结剂使用方法，是一种适合用于镍氢动力电池体系的憎水性和亲水性粘结剂联合使用的一种方法。

背景技术

近年来，镍氢电池已经被广泛应用在纯电动车和混合动力车上，虽然锂电池和燃料电池的研究也取得了很大的进展，但是基于镍氢电池具有高比能量、长寿命、高充放电效率和安全性，目前几乎所有的商业化混合动力电动车都是使用镍氢电池。镍电极与其它粉末电极一样主要由四部分组成：活性物质、添加剂、粘结剂和基体。活性物质是指电极中参加反应的物质，是决定电极性能的最重要的部分，镍电极的活性物质为Ni(OH)₂。添加剂主要是提高镍电极的导电性。粘结剂的主要作用是防止充放过程中活性物质的脱落，从而延长电极的寿命，也有的电极不用粘结剂。基体也称导电骨架，它既是活性物质的载体，又是充放电过程中电子的传递通道。粘结剂是MH/Ni电池正负极的重要组成部分，起着将活性物质粉末与电极基体粘合在一起，保证电极成型和正常充放电的作用。它对电极乃至整个电池的性能有着不可忽视的影响。采用适当的粘结剂可以获得较大的容量，降低内阻，提高电池的放电电压平台和大电流放电能力，而且对电池循环性能的提高，充电时内压的降低以及自放电率的减少等均有较大的作用。

为了保证MH/Ni电池具有良好的电化学性能，粘结剂应满足以下一些条件：耐碱性好；对电极的副作用小；有一定的粘结强度和柔韧性；粘结剂膜有一定的透气性；最好既有一定的亲水性又有一定的憎水性；成本低廉。通常MH/Ni电池用粘结剂为各生产厂家和公司的商业秘密，但经常使用的粘结剂有羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)和全氟共聚物(FEP)等几种。

目前常用的粘结剂有CMC和PTFE。通常把CMC和PTFE联用，因为CMC是亲水性的粘结剂，PTFE是增水性的粘结剂，联用能克服各自的缺点，做到优势互补，但依然存在活性物质利用率不高，内阻较大的缺点。HPMC既有亲水性又有增水性，通常认为它的综合性能比较好，但是它也有亲水性粘结剂的缺点，在碱液中容易发生溶胀。所以目前没有单独的一种粘结剂能够满足镍氢电池的需要。

发明内容

本发明是提供一种具有高放电容量、循环性能好、不掉粉的新型镍氢动力电池正极及其制备工艺，是采用覆钴型球形氢氧化镍作为活性物质，和采用憎水性粘结剂(CMC)和亲水性粘结剂(HPMC)复合使用的一种方法。

本发明的镍氢动力电池正极，包括有正极活性物质、添加剂、粘结剂、基体，这和公知的镍氢动力电池正极是一样的；所不同的是：所述的粘结剂为羟丙基甲基纤维素(HPMC)和聚四氟乙烯(PTFE)。

本发明所说的镍氢动力电池粘结剂的主要成份和质量百分比含量为：

羟丙基甲基纤维素(HPMC)和聚四氟乙烯(PTFE)，其中，羟丙基甲基纤维素(HPMC)的添加含量为正极活性物质量的0.2质量％-0.8质量％，聚四氟乙烯(PTFE)的添加含量为正极活性物质量的0.1质量％-0.52质量％。

所述的正极活性物质为覆钴型球形氢氧化镍。

制备本发明的镍氢动力电池正极的方法是，首先把羟丙基甲基纤维素(HPMC)和聚四氟乙烯(PTFE)分别溶解到水中，浓度分别是1～8质量％和40～80质量％。先将正极活性物质及添加剂加入羟丙基甲基纤维素(HPMC)水溶液中搅拌一段时间，使得混合液中的羟丙基甲基纤维素(HPMC)的添加含量为正极活性物质量的0.2质量％-0.8质量％；然后添加聚四氟乙烯(PTFE)水溶液，搅拌成粘度适合的浆料，使得浆料中聚四氟乙烯(PTFE)的添加含量为正极活性物质量的0.1质量％-0.52质量％。将制备好的浆料涂于泡沫镍、不锈钢带或镍网基流体上，自然干燥一定时间，压到一定的厚度配合选择的隔膜和负极即可装配成电池。

所述的正极活性物质为覆钴型球形氢氧化镍。

添加剂的添加量为正极活性物质的3-7质量％。

所述的添加剂为纳米氧化亚钴。纳米氧化亚钴的产地：国产；纳米氧化亚钴的平均粒度为400～800nm。