[发明专利]一种低温镍氢电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍氢电池技术领域，具体涉及一种在低温环境下仍能保持较高充电效率的镍氢电池及其制备方法。

背景技术

由于目前大量使用的镍镉电池(Ni-Cd)中的镉有毒，使镍镉废电池处理复杂，环境受到污染，因此，镍镉电池逐渐被用储氢合金做成的镍氢电池(Ni-MH)所替代。

镍氢电池作为镍镉电池的替代品，与镍镉电池具有同样的外形，相同的电化学特性，但其安全环保，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境的污染。

镍氢电池具有较大的能量密度比，相同大小的镍氢电池电量比镍镉电池高大约1.5～2倍，这意味着相同型号的镍氢电池可以提供更长的工作时间。

现在，镍氢电池已经广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备，更大容量的镍氢电池已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上。

镍氢电池由正极、负极、隔膜以及电解液等构成。正极通常为镍电极，镍电极由发泡镍做基体，经电化学浸渍而成；负极由储氢合金粉末附着在负极基体上制成；隔膜使正极、负极隔离，不允许电子通过，但允许隔膜中的离子搬运正极和负极反应时产生的电荷；电解液在镍氢电池中部消耗，主要起导电作用，电解液应具有尽可能高的电导率，以降低电池内阻，电解液的黏度和浓度都不易太高。

镍氢电池中氢氧化镍为正极的活性物质，但其充放电速率不高，为了改善性能，通常加入添加剂，添加剂可以是金属，也可以是氧化物或氢氧化物，应用较广泛的是钴、锂等的化合物。

随着镍氢电池应用范围的扩大，镍氢电池在低温环境下充放电效率低的缺点也日益凸显。在我国北方地区，冬季室外温度可达-40～-50℃，在此环境中，镍氢电池无法正常有效地充放电。

申请号为200680024124.7的发明公开了一种在低温的气氛下具有高输出密度、并且循环特性优异的密闭型镍氢电池，该镍氢电池以镍电极为正极、以储氢电极为负极，  储氢电极即用导电性支持体负载储氢合金粉末，所述储氢合金粉末包括稀土类元素和包含镍的非稀土类金属元素，所述储氢合金粉末的质量饱和磁化强度为2～6EMU/G，所述储氢电极的每单位面积的储氢合金粉末负载量为0.06～0.15G/CM²。

为了使镍氢电池在低温环境下可以保持较高的充电效率，需要对镍氢电池的结构以及工艺进行改进。

发明内容

本发明提供了一种低温镍氢电池，可以在低温环境下保持较高的充电效率，避免了低温环境下镍氢电池内部电解液的凝固，拓展了镍氢电池的使用温度范围。

一种低温镍氢电池，包括正极、负极以及电解液，所述正极的活性物质包括氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇的重量比为100∶5～15∶1～3。

现有镍氢电池中正极的活性物质为氢氧化镍，加入覆钴球形氢氧化镍，可以减小镍氢电池的内阻，提高氢氧化镍的利用率。

加入氧化钇可以改变正极吸氧电势和氧化电势之间的差值，保证正极在较高温度下也具有较好的充放电性能。

覆钴球形氢氧化镍以及氧化钇的添加量过多，可能影响氢氧化镍的晶体结构，从而影响镍氢电池的性能。

优选地，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇的重量比为100∶10～15∶1～2。

作为优选，所述正极的活性物质由氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇组成，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇的重量比为100∶5～1 5∶7～11∶1～3。

现有镍氢电池中正极的活性物质为氢氧化镍，但是，在氢氧化镍的粒子间以及氢氧化镍粒子与泡沫镍基体的间隙中存在较大的接触电阻，电子传递受到影响，因此，通常情况下，在正极中添加氧化亚钴，氧化亚钴在电解液中溶解、析出，覆盖在氢氧化镍表面，经过充电形成CoOOH，由于CoOOH具有良好的导电性，可以改善氢氧化镍与泡沫镍基体之间的导电性，降低电池的内阻，使氢氧化镍利用率提高。

进一步优选，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇的重量比为100∶10～15∶9～11∶1～2。

作为优选，所述正极的基体为泡沫镍，该泡沫镍边缘具有宽度为2～3mm的压实的白边。

将泡沫镍边缘压紧，形成宽度为2～3mm的压实的白边，可以降低镍氢电池的内阻，同时，可以增加正极极片的强度，减少正极极片的断裂几率，提高镍氢电池的性能。

作为优选，所述电解液重量百分比组成为：

氢氧化钾20～40％；

氢氧化钠0.2～0.8％；

氢氧化锂0.5～1.5％；