[发明专利]添加有氢气、氧气或过氧化氢的金属氢化物电池

说明书

本发明涉及一种贫液金属氢化物电池。所述电池的特征在于所述电池还包括添加的氧气或氢气或过氧化氢或它们的组合，以通过与电极材料反应重新平衡电极和重新补充电解液。

本申请为分案申请，其母案申请的申请号为201680061821.3，申请日为2016年10月19日，和发明名称为“添加有氢气、氧气或过氧化氢的金属氢化物电池”。

技术领域

本发明主要涉及贫液金属氢化物电池领域。所述设备包括向其中加入氢或氧气或过氧化氢以提高性能的金属氢化物电池。另外，本发明具体涉及增长电池寿命的领域。

背景技术

镍金属氢化物(NiMH)电池具有长的循环寿命和快速的充电和放电能力。在充电和放电过程中，电极通过碱性电解液相互发生作用，氢以水分子的形式在电极间传输。在放电过程中，氢由负电极处释放，并使其迁移至正电极(镍电极)处，在此其嵌入其中。这种结合造成能量的释放。在充电过程中，氢的迁移发生逆转，如图1所示。

特别地，设计NiMH电池为受贫液电解液限制的镍电极。这样做是为了能够通过气相控制电池化学和带电状态来避免电池组的过度充电和过度放电状态。

当电池充电时，氢由氢氧化镍通过含水碱性电解液中的水分子转移到金属氢化物。在放电过程中，氢再次以水分子的形式转移回氢氧化镍电极。

如果使电池充电超过镍电极的容量时，氢仍会通过水分子被输送并嵌入金属氢化物电极中，但在这种情况下，氢会由含水电解液中减少，导致产生氧气。因此过度充电反应表示为：4OH^-＝2H₂O+O₂+4e^-(E⁰＝+0.401V)。与富液电池相比，带有贫液电解液的电池意味着电解液的量受限，从而在隔膜隔开的电极间存在着开放空间和通道。这些开放的通道现在可以将氧输送至金属氢化物电极，在此处其可以重组形成水。这种重组反应表示为：2MH+O₂＝2H₂O+2M。因此金属氢化物电极相对于镍电极具有一定的过度充电容量储备。

另一方面，如果电池过度放电，则氢会输送至镍电极。但由于镍电极的容量低于金属氢化物电极，由于氢气分子不再嵌入氢氧化镍中使得氢被释放出来。这些氢气分子也可能通过开放通道迁移至金属氢化物电极并重组为水。通过向镍电极中加入钴通常可以产生金属氢化物电极一定的过度放电容量，这导致在形成电池组的过程中金属氢化物电极受控的预充电。

如图2所示，对于功能良好的电池来说，为了使其达到稳定的长时间充电/放电性能，利用适量的过度充电和过度放电储备使镍电极容量相对于金属氢化物电极容量适当平衡是很重要的。

但随着电池组使用时间变长，两电极容量相互之间这种重要的平衡由于多种机理受到损害。

发明目的

本发明的主要目的在于消除前述缺点和以前已知的现有技术故障，并提供改进的电池。但也可用于在不添加钴的情况下控制电极平衡，从而降低了材料成本。

本发明的第一个方面是提供初始定义类型权利要求1的改进电池。本发明的第二个方面是提供包含氢氧化钴的电池。在这种电池中，可以调节镍电极中由氢氧化钴产生的预充电。在第三个方面，本发明涉及制备本发明电池的方法。在第四个方面，本发明涉及抵销金属氢化物电池中腐蚀的负面效应的方法。在第五个方面，本发明涉及在金属氢化物电池中重新补充碱性电解液的方法。在第六个方面，本发明涉及在金属氢化物电池中重新平衡电极的方法。

发明内容

按照本发明，通过具有各个独立权利要求中定义的特征的初始定义的电池和所述电池制备方法至少实现了上述主要方面。本发明的优选实施方案在从属权利要求中进一步定义。

按照本发明的第一方面，提供初始定义类型的贫液电池，其特征在于所述电池的外壳包含所添加的氧气、氢气或过氧化氢。