[发明专利]高温镍氢动力电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温镍氢动力电池的制备方法，具体涉及一种高温性能优良的镍氢动力电池的制造工艺，属于二次电池制备技术领域。

背景技术

镍氢电池以其优良的充放电性能、无污染、高容量和高能量密度等特点，从上世纪九十年代产业化至今已有十数年的历史了，一直是二次电池市场的主导产品。不但广泛应用在各类消费型电子产品上，而且还被作为电动车电源的首选产品。

层出不穷的电子电器产品，常常需要电池在较高的环境温度下（≥45℃）工作。充电电池在充放电过程中，环境温度的变化对电池性能产生影响是巨大的。传统的镍氢电池在使用温度超过30℃时，其充电效率会随着温度的上升而下降，电池在高温下使用也会造成性能下降，衰减加速。

因此长期以来，对研究高温镍氢的研究从未中断过。除少数专利披露对负极贮氢合金添加镧、铈、钋、钒、铁、镍、锌、钨、铬、钛、锂中的一种或多种氧化物、氢氧化物进行改进以外，主要技术还是在于正极材料，包括在电池村料配方中采取机械混合法添加稀土、稀有金属、碱土元素如镁、钙、锶、鈰、镱、镧、镧系元素，由于正极配料很难达到完全均匀，所以有的考虑在制造时采用共沉淀法掺杂上述元素，也有考虑在球镍上包覆一层上述元素的氢氧化物。尽管上述几种方法对改善高温电池性能有一定的作用，但仍然存在着许多不足，虽然包覆对上述现象有一定改善，但仍然存在包覆不够牢固，充放电后出现表面层溶解和脱落现象，使活性材料损失，导电性降低，严重影响循环寿命和效率。

另一种方法是添加添加氧化亚钴和氢氧化钴，但其在添加后的充放电过程中，一边溶解于碱性水溶液中，一边又再析出，并且发生急剧的结构变化，有部分钴化合物游离，造成钴量变化从而导致电池性能降低，

石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其它维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元。其厚度只有0.335纳米，仅为头发的20万分之一，石墨烯的理论比表面积高达2600m²，Pg具有突出的导热性能（3000W·m^-1·K^-1））和力学性能（1060GPa），以及常温及以上较高的电子迁移率(15000cm²·V^-1·s^-1)。

石墨烯是呈六角形网状键合的碳材料，具有很多出色的电特性。碳原子有四个价电子，这样每个碳原子都贡献一个未成键的π电子，这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道，π电子可在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。远远超过铜的对大电流密度的耐性。

与其他材料相比，石墨烯还拥有许多极为特殊的性质。石墨烯还有很多虽未查明原理却被认为很有前景的应用例。比如用作锂离子充电电池的电极材料。通过向锂离子充电电池的电极中添加少量石墨烯，不仅可保持原来的能量密度，还可大幅提高输出功率密度。石墨烯还具有环保节能等优点。将在能源产业中大展优势。

发明内容

本发明的目的在于克服二次镍氢电池充电效率随着温度的上升而下降和大电流充放电发热的缺点，提供了一种适合高温环境下大电流充放电的镍氢动力电池及其制备方法。

按照本发明提供的技术方案，本发明根据石墨烯网状键合结构、超薄的厚度和巨大的比表面积、高电导率和导热的特点，在镍正极二次涂履二维纳米结构的石墨烯浆，以在正极表面形成三维导电网络，提高镍电极在高温下充电接收能力来提高电池的析氧过电位，提高大电流的充放电效率，从而减少体系中因氧气产生、复合而引起的热效应，降低体系的内阻，减小电化学极化、浓差极化和欧姆极化，减少相应热量的产生。一方面大大改善了镍电极的高温性能：同时还有利于镍正极能量的发挥，搞高倍率放电性能，延长电池寿命，减少导电剂用量。

一种高温镍氢动力电池的制备方法，配方比例按重量份计步骤如下步骤如下：

（1）镍浆的制备：取1.5~5.5份粘合剂和30~50份纯水，以150~300r/min的转速打胶2~6h；加入36.5~64.5份正极活性物质1~3份添加剂和2~5份导电剂，以100~300r/min的转速搅拌3~5 h，得到镍浆；

（2）涂布干燥：取步骤（1）制得的镍浆涂布在正极骨架上，涂层厚度为1.0~1.5mm，涂布完成后至于80~150℃的烘箱内干燥0.5~1h，使镍浆干燥，得到一次涂布的镍基正极；