[发明专利]镍氢电池正极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍氢电池，尤其涉及镍氢电池正极及其制备方法。

背景技术

Ni(OH)₂作为正极活性物质被广泛的应用于Ni/Cd，Ni/Zn，Ni/Fe，Ni/MH等碱性电池中。它存在两种晶体结构，α-Ni(OH)₂和β-Ni(OH)₂。目前电池工业上主要应用β-Ni(OH)₂作为正极材料，但纯β-Ni(OH)₂电化学性能存在一些不足。例如它是P型半导体材料，充放电时的导电性和固相质子扩散速度之间差异较大，氧化电位和氧气析出电位比较接近，过充电很容易生成密度很小的γ-NiOOH导致电极膨胀损坏等，因此采用纯Ni(OH)₂制成的电极很难满足高功率、大电流电池的要求。掺杂是改善Ni(OH)₂电化学性能、促进镍电池应用和发展的主要途径之一。在掺杂剂中研究最多的是Co元素，其次是Zn、Cd、Al、C、稀土元素、Cu系化合物、Ca系化合物等；短周期内金属元素掺杂却报道不多，其中，Li是以电解液的形式加入的。

粘结剂是镍氢电池正负极的重要组成部分，起着将活性物质粉末和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。采用恰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。目前常用的粘结剂有CMC和PTFE,因为CMC是亲水性的粘结剂，PTFE是憎水性的粘结剂，二者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。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种镍氢电池正极及其制备方法。该镍氢电池正极具有较高的镍电活性物质利用率、放电电位以及良好的使用寿命、在宽温度范围内的使用性能及大电流放电能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种镍氢电池正极，包括集流体和集流体上填充涂覆的正极材料，所述正极材料包括质量百分比含量分别为2％～5％的粘结剂、80％～90％的掺杂Mg的β-Ni(OH)₂和8％～15％的镍粉。

优选地，所述掺杂Mg的β-Ni(OH)₂是通过均相络合共沉淀法制备而得的，具体为：将氢氧化钠加入硫酸镁和镍盐的混合溶液中，反应至生成结晶；固液分离后洗涤，干燥，即得所述Mg的β-Ni(OH)₂；所述加入的镍盐、硫酸镁和氢氧化钠的摩尔比为2:0.1～0.3:2～3。

进一步优选地，所述镍盐为硫酸镍或硝酸镍。

优选地，所述粘结剂为质量比为1:1～1.5的HPMC和PTFE。

本发明还涉及一种前述镍氢电池正极的制备方法，包括如下步骤：

a、采用均相络合共沉淀法制备掺杂Mg的β-Ni(OH)₂；

b、将步骤a中制得的掺杂Mg的β-Ni(OH)₂以80％～90％的质量百分比与质量百分比为8％～15％的镍粉混合均匀后，加入质量百分比为2％～5％的粘结剂搅拌均匀制成浆状，刮涂到集流体中；

c、85℃～110℃烘干后，压制成型。

优选地，所述步骤a具体为：将氢氧化钠加入硫酸镁和镍盐的混合溶液中，反应至生成结晶；固液分离后洗涤，干燥，即得所述Mg的β-Ni(OH)₂；所述加入的镍盐、硫酸镁和氢氧化钠的摩尔比为2:0.1～0.3:2～3。

优选地，所述步骤b中的粘结剂为质量比为1:1～1.5的HPMC和PTFE。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、采用掺杂Mg的β-Ni(OH)₂作为正极材料，Mg的掺杂不会改变β-Ni(OH)₂的晶型，同时还提高了镍电活性物质利用率、提高了镍电极的放电电位和使用寿命，改善镍电极在宽温度范围内的使用性能及大电流放电能力。

2、采用HPMC和PTFE联用作为粘结剂，在正极表面形成了一层致密的三维网状结构，抑制了充放电过程中极板的膨胀，并且可以减少活性物质的脱落，提高了镍电极的循环寿命。

附图说明

图1为循环寿命比较图；

图2为XRD分析图谱。

具体实施方式