[发明专利]碱性电化学器件用添加剂、碱性电化学器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学器件用的添加剂、电化学器件及其制备方法，特别涉及采用碱性电液的电化学器件用的添加剂、电化学器件及其制备方法。

背景技术

碱性电化学器件的碱性电解液表面张力大，黏度高。表面张力大，使得电解液与电极或隔膜表面的浸润效果差，从而使得电化学器件在高功率特别是超高功率充、放电条件下，电极反应极化大。在较低温度下，由于电解液黏度高，离子的传输速度慢，从而使得一定倍率下的放电比例不够理想。由于表面张力影响，有限的电解液铺展效果差，使得容量发挥受到影响。由于极化大，且容量发挥受到影响，从而使得电池的运行寿命也受到一定的影响。

然而在众多可以降低碱性电解液的表面张力和黏度的物质中，可以承受电池中高氧化、高还原、高化学催化和高电催化氛围从而能够在电化学器件内部稳定存在，并且廉价易得的材料并不多见。。

发明内容

本发明旨在提供一种可以降低碱性电解液的表面张力和黏度，且廉价易得的添加剂，并且提供这类碱性电化学器件的制备方法，从而改善所得碱性电化学器件的高功率充、放电性能，低温放电性能，运行寿命及容量发挥率。

本发明通过以下方案实现：

本发明中所指的碱性电化学器件是指利用电化学双层电容的机制储能或利用电化学氧化还原反应的机制提供能量，且采用碱性电解液的的设备或装置，包括但不限于金属氢化物-镍电池、镉-镍电池、锌-镍电池、碱性锌-锰电池、碱性超级电容器、碱性燃料电池等。

本发明之碱性电化学器件用添加剂，选自式1表示的有机物、式2表示的有机物或式3表示的有机物中的一种或多种混合物，

式1：R-OOX其中R为碳原子数在18以下的烷基，X为H、Li、Na或K中的任意一种，如HCOOH(甲酸)、HCOONa(甲酸钠)、CH₃-COOH(乙酸)、CH₃-COOK(乙酸钾)、(苯甲酸)、(苯甲酸钠)、等；

式2：

其中R1碳原子数在18以下的烷基，X1、X2为H、Li、Na或K中的任意一种，如(丙二酸)、(丁二酸钠)、(间-苯二甲酸)、等；

式3：

其中R1碳原子数在18以下的烷基，X1、X2、X3为H、Li、Na或K中的任意一种，

如(1，2，3-苯三甲酸)、等。

上述添加剂的使用量：添加剂是电解液质量的0.005％～3％。

一种碱性电化学器件的制备方法，除增加向器件内加入上述的添加剂工序外，其余均已现有碱性电化学器件制备工艺相同，包括：将已涂覆活性物质成型正极、已涂覆活性物质成型负极、隔膜组合成极组，放入壳体内，注入碱性电解液后，分别将正极和负极与相应的连接端子焊接，最后封口。

在上述碱性电化学器件制备方法中，添加剂向器件内的加入方式可以是以下方式中的一种或多种的混合：

1)直接将添加剂与碱性电解液混合后加入；

2)成型后的正极、隔膜、成型后的负极中的一种或多种在添加剂液中浸渍。

3)向成型后的正极、隔膜、成型后的负极中的一种或多种表面喷涂添加剂液。

4)向正极活性浆料或/和负极活性浆料中直接加入添加剂。

与现有技术相比，本发明的优点体现在：

(1)采用本发明的添加剂及碱性电化学器件制备方法，可以改善碱性电化学器件高功率充—放电性能、低温放电性能、容量发挥率及提高电化学器件的使用寿命，经测试实验，本发明添加剂可提高碱性电化学器件各项性能约10％。

(2)本发明的添加剂用量少，原料易得且廉价，因此基本不增加电池的制造成本。

具体实施方式

实施例1

向Ni-H二次电池中加入添加剂乙酸钾，加入方式为：将涂覆了正极活性物质的成型正极浸入乙酸钾液中浸渍一定时间，当浸渍量达到乙酸钾的质量是所用碱性电解液的0.8％时即可。

Ni-H二次电池的制备方法如下：

与现有Ni-H二次电池的制备工艺基本相同，已涂覆活性物质的成型正极、已涂覆活性物质的成型负极、隔膜组合成极组，放入壳体内，注入碱性电解液后，分别将正极和负极与相应的连接端子焊接，最后封口，但成型正极是采用将经过上述加入添加剂处理后的正极。

作为对比例1，采用普通(即未作加入添加剂处理)Ni-H电池，将两种电池在相同条件下测试，其-25℃下1小时率放电的曲线比较见附图1，其常温下1小时率全充放条件下循环寿命比较见附图2。