[发明专利]一种应用聚吡咯改善贮氢合金电化学性能的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电池材料，特别涉及贮氢合金表面处理技术。

背景技术：

镍氢电池（MH-Ni电池）是新型高性能、无污染的二次电池，具有能量密度高，循环寿命长，环境兼容性好等优点，在电动车(EV)和各种便携式军用电子设备等领域得到广泛应用。随着生产生活水平的不断提高，能源需求日益增大，作为MH-Ni电池的主要负极材料，贮氢合金被寄予愈来愈高的期望。因此，寻找能够提高贮氢合金性能的方法，成为了扩大MH-Ni电池市场竞争力和拓宽其应用范围的关键所在。

1992年，日本科学家服部浩[JP特开平4-259762A]公开了一种利用聚苯胺镀覆在贮氢合金表面来改善其自放电性能的方法，该方法公布的聚苯胺镀覆量较小，改善效果十分有限。2007年，中科院徐芬（中国申请(专利)号：200710011049.7）公开了一种将高分子（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）通过球磨的方式与贮氢合金复合的方法，制成镍氢电池负极材料，提高其循环稳定性。但可明显发现，通过球磨方式添加，难以使高分子与合金充分混合均匀，而且极易生成非晶相，易对本体合金产生副作用。为了提高导电高分子聚苯胺对贮氢合金性能影响的作用效果，我们分别于2009年和2011年申报了“一种应用聚苯胺改善储氢合金粉末电化学性能的方法”发明专利（中国申请(专利)号：200910227963.4)、“利用电聚合聚苯胺改善储氢合金粉末电化学性能的方法”发明专利（（中国申请(专利)号：201110158364.9），以上申请专利分别通过化学沉积和电聚合的方式在贮氢合金表面镀覆一层珊瑚状的聚苯胺膜层，通过区别于[JP特开平4-259762A]所描述的镀覆聚苯胺形态与镀覆量，显著的改善了贮氢合金的高倍率放电性能和循环稳定性。但以上专利可发现，聚苯胺合成过程中所需的苯胺单体具有毒性，将在一定程度上直接或间接的影响操作环境，造成化学污染。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种工艺简单、无毒无污染、结合度和均匀性好的应用聚吡咯改善贮氢合金电化学性能的方法。本发明主要是利用吡咯的无电自聚合反应在贮氢合金粉末表面形成具有海绵状纤维结构导电性和抗腐蚀性的聚吡咯包覆膜。

本发明的方法如下：

1、按吡咯：氧化剂：水的摩尔比=1.25～25×10^-3：0.9～9×10^-3：1，将吡咯、氧化剂和水配制成混合溶液；上述氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾或过氧化氢。

2、按贮氢合金粉末与上述混合溶液的质量比=0.2～1.5：1，将100-400目的贮氢合金粉末浸泡在上述混合溶液中，在搅拌速度为120～300转/分的条件下搅拌3～20min。

3、将上述反应后的贮氢合金粉末经水洗、抽滤，置于真空干燥箱中真空干燥。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、操作过程和工艺简单，聚吡咯生成过程中无需添加有机溶剂，生产成本低。

2、无毒无污染，废液中仅有少量的吡咯低聚物，可通过简单的机械过滤回收处理。

3、提高了聚吡咯与合金粉末表面的结合度和均匀性，从而提高贮氢合金的高倍率放电性能和循环稳定性。

附图说明：

图1为实施例1中处理前后AB₅型(MlNi_4.20Mn_0.30Co_0.42Al_0.23)贮氢合金粉末的场发射扫描电镜图。(a)是未处理的贮氢合金粉末，(b)是处理后的贮氢合金粉末。

图2为实施例1中处理前后AB₅型(MlNi_4.20Mn_0.30Co_0.42Al_0.23)贮氢合金粉末的傅立叶变换红外光谱曲线。(a)是未处理的贮氢合金粉末，(b)是处理后的贮氢合金粉末。

图3为实施例1中处理前后AB₅型(MlNi_4.20Mn_0.30Co_0.42Al_0.23)贮氢合金电极的倍率放电性能曲线。(a)是未处理的贮氢合金电极，(b)是处理后的贮氢合金电极。