[发明专利]一种贮氢合金电极的烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍氢电池负极电极片的一种烧结方法，具体涉及采用吸氢-脱氢法对贮氢合金电极进行烧结，从而得到性能更好的电极。

背景技术

负极片是镍氢电池的关键部件，其性能是决定镍氢电池性能的关键，尤其是动力电池性能进一步提高的关键。为了提高电极的性能，原来主要是通过调整配方、对合金粉末或者电极进行表面包覆、表面化学处理，但这些方法增加了材料使用量、工序控制难度大、还存在环境问题；这些处理方法虽然部分改善了电极性能，但与动力电池的要求还是有一定差距。

发明内容

本发明的目的是为了优化贮氢电极制备方法，提供一种镍氢电池负极片的烧结方法，从而得到性能更好的电极片，满足镍氢动力电池的低热、低内阻和高功率特性等要求。

采用本发明方法制备电极片与现有表面处理制备电极片相比成本相当，但本发明方法兼有表面处理和烧结双重作用，制备出的电极片内阻低，电催化活性高。由本发明方法制备的电极片所装配的镍氢电池具有活化性能好、高倍率性能优异、放电电压平台高、循环寿命长等特点，适用于电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车等领域；而且活化性能的大大提高也可以降低电池的生产成本。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种贮氢合金电极的烧结方法：采用贮氢合金作为电极活性材料、镀镍钢网作为骨架材料；将贮氢合金粉末与镀镍钢网以直接轧制方式进行电极成型；成型电极在烧结前进行吸氢处理，然后进行烧结，烧结后对电极进行脱氢处理。

电极轧制成型过程中，轧制压力为400-500MPa。

烧结温度为400℃-700℃；升温速率优选为每分钟10℃；烧结保温时间为0.5-5小时，然后自然冷却至室温。

所述吸氢处理优选过程是成型电极放入真空炉后，先抽取真空和用高纯氩气洗炉，再抽取真空至10^-3-10^-5Pa，充入纯度大于99.999％的氢气至0.01-0.02MPa或者充入纯度大于99.999％的氢气和氩气混合气至0.1-0.15MPa，保持常温30-60分钟。

所述的烧结后对电极进行脱氢处理优选的过程是在电极冷却至室温后，再升温至80-100℃进行脱氢，脱氢即对真空炉抽取真空至10^-3-10^-5Pa；然后充入高纯氩气，自然冷却至室温即可取出电极片。

本发明的具体步骤包括：

(1)采用贮氢合金粉末作为电极活性材料(还可以按照活性材料质量的0.5-1％加入镍粉)、镀镍钢网作为骨架材料；采用粉末直接轧制法进行电极片成型；轧制压力为400-500MPa；

(2)电极片成型后按照电池设计要求进行裁片和装盘；

(3)将裁好和装盘的电极片放入真空热处理炉，关好炉门；

(4)烧结前吸氢处理是抽取真空10^-1Pa以下，充入高纯氩气至0.05-0.1MPa，再抽取真空至10^-1Pa以下，反复洗炉3次；

(5)抽取真空至10^-3-10^-5Pa以下，充入纯度大于99.999％的氢气至0.01-0.02MPa或者充入纯度大于99.999％的氢气和氩气混合气(氢气∶氩气体积比为10∶90)至0.1-0.15MPa，保持30-60分钟；

(6)以每分钟10℃的升温速度升温至400-700℃进行烧结，保温0.5-5小时；

(7)然后自然冷却至室温；

(8)接着进行的脱氢处理是升温至80-100℃，抽取真空至10^-2Pa以下；

(9)充入高纯氩气(至0.1MPa)，冷却，达到室温即可取出电极片。

采用本发明制备的电极片的主要特点是：本发明的电极在烧结过程中，表面氧化物会还原，大大降低了电极活性材料的氧含量，同时在合金表面产生微裂纹，改善了电极表面的电催化活性和反应动力学性能；电极烧结后成分更加均匀，消除了在贮氢合金粉末在制备过程中产生的晶格应力和畸变；合金粉末颗粒之间在烧结过程中发生粘结，原接触面变为晶界连接，合金粉末颗粒与骨架材料之间结合更加紧密，增加了电极有效导电比表面积，从而降低了电极的电阻。

本发明的优点是：

1、电极在烧结过程中，由于电极进行了吸氢脱氢处理，且炉内处于氢还原性气氛，合金表面氧化物被去除，大大降低了电极活性材料的氧含量，同时在合金表面产生微裂纹，大大改善了电极表面的电催化活性和反应动力学性能，这有助于提高电极的活化性能、放电容量和高倍率充放电能力；