[发明专利]富液式储能型镍氢电池及其在轨道车辆辅助供电系统上的应用

说明书

本发明提出富液式储能型镍氢电池及其在轨道车辆辅助供电系统上的应用，属于轨道车辆辅助供电系统技术领域，能够解决传统镍氢电池与轨道车辆辅助供电系统不匹配的技术问题。该技术方案为富液式储能型镍氢电池，包括以氢氧化镍作为正极活性物质的正极板和以储氢合金粉作为负极活性物质的负极板，正极板和负极板之间设置有由聚丙烯/聚乙烯复合膜或尼龙膜组成的隔膜，将正极板、负极板和隔膜装配成正负极板群，正负极板群装配在带有电槽盖的电槽内，电槽内的电解液浸没整个正负极板群，形成单体电池。该富液式储能型镍氢电池具有使用温域宽、充电快、寿命长、能量密度高、过充电期产热少、散热快、不会发生“热失控”和“电流失控”的特点，可满足轨道车辆应急供电系统的储能要求。

技术领域

本发明属于轨道车辆辅助供电系统技术领域，尤其涉及富液式储能型镍氢电池及其在轨道车辆辅助供电系统上的应用。

背景技术

目前，轨道车辆辅助供电系统采用的恒压限流充电制度，因此，轨道车辆应急电源主要为镍镉蓄电池。但是，由于镍镉蓄电池存在记忆效应、能量密度较低及重金属镉对环境有污染等因素，制约了其可持续应用和发展。

镍氢电池具有比能量高、循环使用寿命高、快速充电性能好、深度放电性能好、充放电效率高、环境友好等特点，使之成为一种可以替代镍镉蓄电池作为轨道车辆应急电源的很好的选择。

专利号CN103138030A公开了一种非对称稀土电容电池的制备方法，其正极材料采用氢氧化镍，负极材料包含储氢合金和活性炭，制备得到一种兼具镍氢电池和电容优势的镍氢电容电池。但是，传统的镍氢电池主要用作混合动力电源。因此，为了降低重量、缩小体积以达到最高能量密度，传统的镍氢电池通常设计为贫液式。然而，在充电末期，贫液式镍氢电池的正极产生大量氧气并扩散到负极，在负极与氢气化合生成水，释放大量热量，且由于贫液式镍氢电池内部无游离态电解液，极板产生的热量传导速度缓慢，从而导致电池内部温度急剧升高。若将传统的镍氢电池用作轨道车辆应急电源，采用恒压限流充电制度，在高温下容易发生“热失控”和“电流失控”现象，造成安全隐患。

发明内容

本申请针对上述传统镍氢电池用作轨道车辆应急电源时存在的缺陷，提出了富液式储能型宽温域镍氢电容电池，该电池能与轨道车辆辅助供电系统采用的恒压限流充电制度相匹配，实现了将镍氢电池用于轨道车辆应急电源的目的。

为了达到上述目的，本发明提供了富液式储能型镍氢电池，包括以氢氧化镍作为正极活性物质的正极板和以储氢合金粉作为负极活性物质的负极板，正极板和负极板之间设置有由聚丙烯/聚乙烯复合膜或尼龙膜组成的隔膜，将正极板、负极板和隔膜装配成正负极板群，正负极板群装配在带有电槽盖的电槽内，电槽内的电解液浸没整个正负极板群，形成单体电池。

作为优选，所述储氢合金粉为宽温域储氢合金粉，其工作温度为-50℃-+50℃。

作为优选，所述负极活性物质还包括活性炭，其比表面积为1500-2500m²/g。

作为优选，所述活性炭的含量为5％-10％。

作为优选，所述氢氧化镍为微米级球形氢氧化镍或纳米级氢氧化镍。

作为优选，所述的正极板和负极板以泡沫镍为集流体。

作为优选，所述电解液由纯净水、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠、钨酸钠组成，各组分重量比为100：15-30：0.5-5：5-10：1-1.5。

作为优选，所述富液式储能型镍氢电池还包括位于电槽上部的注液栓、注液栓配有的注液栓塞、分别与正负极板相连接的极柱、用于连接极柱与正负极板的连接件。

作为优选，所述的电槽盖、电槽、注液栓和注液栓塞由聚丙烯或ABS高分子材料制成。

本发明还提供了如上述任一技术方案所述的富液式储能型镍氢电池在轨道车辆的辅助供电系统上的应用。