[发明专利]一种镍氢电池电解液及镍氢电池

说明书

技术领域

本发明属于镍氢电池领域，尤其是一种镍氢电池电解液和使用该电解液的镍氢电池。

背景技术

镍氢电池是一种容量高、充放电性能好、污染小的化学电源，在电子、通讯、电动汽车等领域均有广泛应用。针对镍氢电池的研究涉及范围很广，其中，提高电池容量是一个重要方面。目前，提高镍氢电池容量的方法包括：改进电池制备工艺或结构，以增大电极活性物质在电极集流体上的敷料量(即增大电极活性物质在电极集流体上的密度)；增加正极活性物质质量，适当降低负极活性物质质量；使用高容量的球镍及合金。以上方法虽然能使电池容量提升，但也存在一些问题：增大电极活性物质在电极集流体上的敷料量会增大电极片厚度，装配后电池内部更加紧实，空间减小，对容量的提高有限，也不利于电解液浸润电极片，另外，隔膜容易被电极片刺穿，形成电池内部短路。而增加正极活性物质质量，适当降低负极活性物质质量不利于电池安全性的提高。

发明内容

为了解决通过增大电极活性物质敷料量来增大镍氢电池容量对镍氢电池容量的提高有限，且容易造成电池短路的技术问题，本发明首先提供一种镍氢电池电解液，包括碱金属氢氧化物，碱金属氢氧化物提供的氢氧根离子的浓度为5.0～9.0mol/L，还包括可溶性硫化物，可溶性硫化物的浓度不超过5mol/L。

为了解决通过增大电极活性物质敷料量来增大镍氢电池容量对镍氢电池容量的提高有限，且容易造成电池短路的技术问题，包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，其中，所述电解液为本发明提供的电解液。

采用本发明提供的电解液的镍氢电池的IEC容量提高2％～6％，且电池未出现短路、漏液等安全问题。

具体实施方式

为了解决通过增大电极活性物质敷料量来增大镍氢电池容量对镍氢电池容量的提高有限，且容易造成电池短路的技术问题，本发明首先提供一种镍氢电池电解液，包括碱金属氢氧化物和可溶性硫化物，碱金属氢氧化物提供的氢氧根离子的浓度为5.0～9.0mol/L，可溶性硫化物的浓度不超过5mol/L。碱金属氢氧化物的选择没有特殊限制，镍氢电池电解液中常用的氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化锂(LiOH)均可用于本发明。可溶性硫化物的选择也没有特别限制，例如硫化钠(Na₂S)、硫化钾(K₂S)，均可用于本发明。在电池充电过程中，可溶性硫化物电离出的硫离子被氧化成单质硫，单质硫生长在正极的空隙中，在放电时，硫被还原成硫离子，释放电荷。该过程可以提高电池容量，但不增大正极活性物质敷料量。发明人发现，使用硫化钠时，对电池容量的改善效果略好于硫化钾，故可溶性硫化物优选硫化钠。

硫化钠的浓度优选为0.5～5.0mol/L，更优选3.2～3.5mol/L。硫化钠浓度过低对镍氢电池容量的提高不明显，过高则使电池内阻增大。硫化钠浓度为0.5～5.0mol/L时可以在提高电池容量的同时将其内阻控制在合理的范围内；硫化钠浓度为3.2～3.5mol/L时，对电池容量提高和内阻控制的效果最好，可使电池容量提高将近6％，同时内阻增大不超过7％。

电解液中的碱金属氢氧化物优选包括氢氧化钾和氢氧化锂，且氢氧化钾与氢氧化锂的摩尔浓度比为6～7，这有利于提高电池的容量保持率。

本发明具体实施方式还提供一种镍氢电池，包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，其中，电解液为本发明具体实施方式提供的电解液。

镍氢电池电极活性物质、导电添加剂、集电体、隔膜的配制或选择，电池的制备方法等均属于镍氢电池领域的现有技术，且与本发明的发明点关系不大，故再此不再赘述。

实施例1

1.电解液配制：

取15g氢氧化钾、1g氢氧化锂、10g硫化钠、40g水加入烧杯中搅拌使固体物质完全溶解，制成镍氢电池电解液。KOH、LiOH、Na₂S的浓度分别是：6.75mol/L，1.0mol/L，3.25mol/L。

2.镍氢电池正极片制作：

在100g的覆钴球镍(河南科隆)中，加入1g导电剂氧化亚钴(广州兴利泰)，用4g CMC(羧甲基纤维素钠)和5g PTFE(聚四氟乙烯，选择用作电池粘结剂的PTFE)做粘结剂，加30g水混合，搅拌均匀后涂覆于泡沫镍上，干燥，压片，切片，得90mm×42.0mm×0.66mm的正极片；

3.镍氢电池负极片制作：