[发明专利]高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池

说明书

本发明涉及镍氢电池领域，公开了一种高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池，该高温高循环负极活性物质，含有储氢合金粉末，储氢合金粉末包括多个储氢合金粒子，储氢合金粒子具有通式R_1‑a‑bMg_aY_bNi_c‑d‑eAl_dT_e所示的组成，其中，R包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ca、Sr、Sc、Ti、Zr和Hf其中至少一种，T包括Mn、Co、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Fe、Ga、Zn、Sn、In、Cu、Si、P和B其中至少一种，a满足0＜a≤0.2，b满足0＜b≤0.2，c满足3≤c≤4，d满足0＜d≤0.50，e满足0＜e≤1。如此来提高电池的容量，改善电池在55℃以上的高温环境下长期充放电性能，提高电池循环使用寿命。

技术领域

本发明涉及镍氢电池领域，特别是涉及一种高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池。

背景技术

镍氢电池作为一种后备电源，是由氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30％，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染，具有环保、寿命长、工艺成熟等优点，它的使用量越来越大，使用温度也越来越广。目前的高温镍氢电池的应用环境温度在50℃，已经无法满足市场日益增长的新的需求，例如，将应用温度提升至55℃以上，而使用寿命需要保持4年以上。

镍氢电池的负极活性物质一般采用储氢合金粉末，已经使用的有LaNi₅型储氢合金，所述LaNi₅型储氢合金是一种具有CaCu₅晶体结构作为主相的稀土-Ni金属间化合物，和含有Ti、Zr、V和Ni作为组成元素的并具有Laves晶体结构作为主相的储氢合金。这种LaNi₅型储氢合金的容量较小，在55℃以上的高温环境下长期充放电性能较差，循环使用寿命较短。

另外，在电池充放电过程中，由于正极的局部严重极化或过充电，使正极达到析氧电位，从而产生氧气，产生的氧气通过隔膜达到负极，一部分氧气在负极复合生成水，而总有一部分氧气由于无法复合而将贮氢合金氧化，储氢合金粉末表面氧化后，粉末的电接触性及电化学活性降低，随着温度的逐渐升高，这种氧化现象会越来越严重，这是导致电池在高温循环过程中容量快速衰减的主要原因。为了阻止负极氧化现象，人们通过在储氢合金粉末表面包覆金属镍或金属铜，然而这样降低了储氢合金粉末的容量密度，降低了电池的有效容量，并且由于储氢合金粉末表面与金属镍或金属铜包覆层的结合不够紧密，导致阻止负极氧化现象的效果不佳。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池，来提高电池的容量，改善电池在55℃以上的高温环境下长期充放电性能，提高电池循环使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高温高循环负极活性物质，含有储氢合金粉末，所述储氢合金粉末包括多个储氢合金粒子，所述储氢合金粒子具有通式R_1-a-bMg_aY_bNi_c-d-eAl_dT_e所示的组成，其中，R包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ca、Sr、Sc、Ti、Zr和Hf其中至少一种，T包括Mn、Co、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Fe、Ga、Zn、Sn、In、Cu、Si、P和B其中至少一种，a满足0＜a≤0.2，b满足0＜b≤0.2，c满足3≤c≤4，d满足0＜d≤0.50，e满足0＜e≤1。

在其中一种实施方式，所述储氢合金粒子包括储氢合金大粒子、储氢合金中粒子及储氢合金小粒子，所述储氢合金大粒子、所述储氢合金中粒子及所述储氢合金小粒子的直径比为3:2:1。