[发明专利]一种镍氢电池正极材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及到一种镍氢电池正极材料及其制备方法和用途，特别是涉及到使用一种新型粘合剂制作镍氢电池正极的方法以及使用本发明的正极组装成镍氢电池。

镍氢电池的正极是由以粉末状氢氧化亚镍为主体的正极粉与粘合剂均匀混合后经成型工艺制成的，使用本发明的正极制成的镍氢电池具有容量大、平均输出电压高、无环境污染等优点，可作为移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机的电源使用。

镍氢电池正极的性能不仅受到正极活性材料氢氧化亚镍性能的影响，而且还受到其它相关材料如：正极粘合剂的性能和组成成分的影响。本专利发明中包括一种新型的镍氢电池正极用粘合剂，以及用它与正极粉制成镍氢电池的正极，并组装成镍氢电池。其中正极粉的主要成分是氢氧化亚镍。目前，以CN1076313A、特开平8-287906为代表的镍氢电池的正极，大都以聚四氟乙烯为主复配以羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚丙烯酸钠作为粘合剂与正极粉一起制作而成。它们在使用时存在着如下的缺点：(1)粘合剂的用量大约占正极粉的4％～6％；(2)强烈的电化学惰性严重的影响了电池的使用寿命；(3)与基板的粘结性差；(4)材料价格高等缺点。在卷绕成圆筒型电池时，发生正极粉从导电支撑体上剥离、脱落以及卷绕电池在循环充放电过程中随着正极粉的膨胀、收缩，也会产生粉末的脱落现象，导致电池容量的降低和循环寿命的恶化。而且，脱落下来的正极粉迁移到负极还会发生电池的自放电甚至短路。由于此类粘合剂的强疏水性不利于电解液与正极粉两相界面间的反应，影响了镍氢电池的性能。

本发明的目的在于克服了已有技术中的缺点，使用本专利发明的粘合剂制做的镍氢电池正极，在电极的烘干过程中发生自交联单体的交联反应，使粘合剂分子形成一个整体的网络。该种粘合剂具有优良的韧性和粘结性，在碱性电解液中具有良好的稳定性。使用本发明粘合剂制造的镍氢电池的正极可降低镍氢电池的内阻、减少粘合剂的用量、减少自放电；提高镍氢电池的电化学容量和充放电的循环寿命。

本发明的镍氢电池正极材料包括粘合剂和正极粉，其中粘合剂的用量为1％～4％，粘合剂的特点在于兼顾亲水性和疏水性适合于镍氢电池正极的液-固两相界面反应，其组成和含量如下：

丙烯酸(或α-甲基丙烯酸)：1％～5％

丙烯酸酯(或α-甲基丙烯酸酯)：80％～90％

自交联单体：5％～15％

二乙烯苯：1％～10％其中丙烯酸酯包括：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯：自交联单体包括：羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、邻苯二甲酸二乙烯酯、邻苯二甲酸二丙烯酯，以及两种或两种以上的自交联单体混合使用。本发明的百分比除非另有说明，均为重量百分比。镍氢电池正极的制作：

本发明的镍氢电池正极是使用一种新型的粘合剂与正极粉共混制成粉浆，然后以机械方式如：振动、滑动等将其充入泡沫镍基板中，经烘干和冲制成型制作镍氢电池正极片的过程，其制备包括以下的步骤：1.粘合剂的制作  (1)粘合剂乳液的制作：取丙烯酸酯(或α-甲基丙烯酸酯)  80％～90％、自交联单体5％～15％、二乙烯苯1％～10％，以过硫  酸铵为引发剂，在75～85℃的条件下共聚3～5小时，获得粘合  剂的乳液。  (2)增稠剂乳液的制作：取丙烯酸20％～30％、丙烯酸乙酯  40％～60％及自交联单体5％～10％，以过硫酸铵为引发剂，在  75～85℃的条件下共聚3～5小时，获得增稠剂乳液。其中自交联  单体包括：羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、  邻苯二甲酸二乙烯酯、邻苯二甲酸二丙烯酯。

将粘合剂乳液与增稠剂乳液按照10∶2的比例混合，并用氨  水调整体系的pH＝11～14，搅拌均匀后获得粘度为800～1000厘  泊的镍氢电池正极粘合剂。2.将正极粉与粘合剂均匀混合制成粉浆，然后，采用机械方式如：  振动、滑动等将其充入泡沫镍基板中，在100～150℃下烘10～30  分钟，最后冲制成型获得本发明的镍氢电池正极。

使用本发明的镍氢电池正极与镍氢电池负极组装成镍氢电池。

本发明组成的镍氢电池可以是圆筒形、也可以是方形和角形，电池外形的变化均在本发明的范围内。

采用本专利发明制造的镍氢电池克服了以往镍氢电池的缺点，取得了如下的发明效果：(1)减少了镍氢电池的自放电；(2)提高了镍氢电池的开路电压0.1％～2％；(3)提高了镍氢电池的容量1％～3％；(4)提高了镍氢电池的循环寿命。