[发明专利]一种应用镍/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，特别涉及贮氢合金电极材料的表面处理技术。

背景技术 金属氢化物-镍电池（MH-Ni电池）是新型无记忆效应可快速充放电的二次电池，具有能量密度高，环境友好等优点。现今MH-Ni电池已广泛应用于混合动力车和便携式电子设备等电子领域。但其活化性能、循环稳定性和高倍率放电性能仍有待改善以提高MH-Ni电池市场竞争力并拓宽其应用范围。

2009年中国专利申请（专利）号200910073745.X公开了一种稀土—镁—镍基AB₃型贮氢合金的表面复合处理方法，该方法为在一个处理液中同时进行表面化学刻蚀和化学镀镍处理，经该方法处理后，贮氢合金的活化性能、循环稳定性和动力学性能有明显改善。1992年日本专利[JP特开平4—259762A]，2007年中国申请（专利）号200710011049.7,2009年中国专利200910227963.4和2011年中国专利号201110158364.9分别公开了采用不同的方法利用聚苯胺改善贮氢合金电化学性能的报道。2012年中国申请（专利）号201210562764.0公开报道采用化学修饰的方法在贮氢合金粉末表面形成镍/聚苯胺复合包覆膜层，解决了合金粉末表面聚苯胺包覆膜层单一，未能达到相对较佳改善效果的问题，提高了贮氢合金电极的高倍率放电性能和循环稳定性。但上述专利可发现，合成聚苯胺所用的单体苯胺具有毒性，为了改善环境友好性，2012年中国申请（专利）号201210264478.6公开了一种利用吡咯无电自聚合反应在贮氢合金粉末表面形成海绵状纤维结构导电性和抗腐蚀性优良的聚吡咯包覆膜，显著提高了贮氢合金电化学性能的方法，但膜层的均匀性和致密性有待改善。

发明内容 本发明的目的在于提供一种工艺操作简单，无毒无害，且能显著提高贮氢合金高倍率放电性能的镍/聚吡咯表面复合处理方法。本发明主要是在同一个镀液中同时实现硫酸镍还原和吡咯无电自聚合，并于贮氢合金粉末表面均匀形成具有结合度较高、导电性良好、抗腐蚀性较强的镍/聚吡咯复合膜层。

本发明的方法如下：

（1）配制合金表面化学修饰溶液，该溶液是由硫酸镍、次磷酸钠、丁二酸、吡咯、过氧化氢和水组成，其各组分的摩尔比为：水：硫酸镍：次磷酸钠：丁二酸：吡咯：过氧化氢=1：0.00011～0.0033：0.00037～0.0111：0.00019～0.00558：0.0026～0.0780：0.00018～0.00528；

（2）按贮氢合金粉末与上述溶液的质量比为0.02～2:1的比例，将37-149微米的贮氢合金粉末置于上述混合溶液中搅拌，搅拌时间为3～25min，搅拌速度为120～300转/min；

（3）将经步骤（2）处理后的贮氢合金粉末经去离子水洗至滤液pH值呈中性，抽滤后置于真空干燥箱中恒温干燥2～4h，干燥温度为333K，箱内气压小于0.01MPa。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、工艺简单，操作过程为在同一镀液中经单次操作即可于贮氢合金粉末表面附着形成镍/聚吡咯复合膜层。

2.吡咯单体无毒，聚吡咯合成无需添加有机溶剂，符合绿色化学要求，降低生产成本。

3.贮氢合金粉末表面形成较均匀的镍/聚吡咯复合膜层，层片状镍的微集流体作用与海绵状聚吡咯的优良电化学氧化还原可逆性结合，协同提高了电极表面的催化活性和电荷转移与传递速率，明显改善了电极的高倍率放电性能。

附图说明

图1为本发明实施例1中AB₃型La-Mg-Ni基(La_0.80Mg_0.20Ni_2.70Mn_0.10Co_0.55Al_0.10)贮氢合金粉末的场发射扫描电镜图。其中：(a)是未处理的贮氢合金粉末、(b)是化学镀镍处理后的贮氢合金粉末、(c)是聚吡咯化学修饰后的贮氢合金粉末、(d)是镍/聚吡咯复合表面处理后的贮氢合金粉末。