[发明专利]镍氢电池金属氢化物电极的制造方法

说明书

本发明属于镍氢电池负极的生产技术领域。

80年代以来，随着荷兰菲力浦实验室对稀土系贮氢合金衰减机理的研究，镍氢电池获得了巨大的发展。与其它种类电池相比，镍氢电池具有显著的优点，加大镍氢电池的研发力度具有十分重大的经济意义。

金属氢化物电极是镍氢电池的关键部分，其制作一般要经过和浆、涂浆(或拉浆)、制干、辊压、裁剪等工序。现在，制造金属氢化物电极不论是采用手工生产还是机械化生产，它的一个基本特征是必须使用黏合剂，使氢化物电极中含有黏合剂。虽然含量很少，但这所带来的缺点却不容忽视。首先，由于加入了黏合剂，增大了电池的欧姆内阻和充放电时的欧姆极化，降低了充放电效率，降低了电池容量和平台比率(是指放电曲线1.2V以上部分占全部容量的百分比)，延长了活化时间；另外，使氢化物电极充电时析氢时间提前，增大了电池的内压和喷、爬碱的可能性。为了解决这一问题，日本Sakai等人报道研制了一套设备，用以避免使用黏合剂，压制负极片，但设备复杂，工艺难于实现。

本发明的目的是提供一种制作氢-镍电池负极的新方法，它不使用黏合剂，可以很好地解决上述问题，并可增大负极活性物质填充量，十分适合制作高容量电池，而且操作简单，方便实用。

本发明是这样实现的：

本发明的镍氢电池金属氧化物电极的制备，一般要经过和浆、涂浆、制干、辊压、裁剪等工序，其特征在于只选用活性物质、导电性金属添加剂、浓度为0～40％的乙醇(或丙醇或甲醇)溶液、泡沫镍作为原材料，使金属氢化物电极中不含有黏合剂。具体方法有两种：

1．将泡沫镍预压后，浸泡于浓度为0～40％的乙醇(或乙酸或丙醇)溶液中2～10分钟，然后取出，将搅拌均匀的活性物质与导电性金属添加剂的混合物迅速涂覆于湿润的泡沫镍上，使总湿重达到0.23-0.25g/cm²，再经晾干、辊压、裁剪得所需的金属氢化物电极。用此类电极制成电池A(AA型)。

2．将活性物质与导电性金属添加剂的混合物中加入浓度为0～40％的乙醇(或乙酸或丙醇)溶液，使其含量达到总重量5～13％，然后搅拌均匀，使呈膏状，直接涂覆于泡沫镍上，再经晾干、辊压、裁剪得所需的金属氢化物电极。用此类电极制成电池B(AA型)。附图及说明：

以现有技术中带有黏合剂的金属氢化物电极制成电池C(AA型)。

经测试，电池A、电池B的内阻在21mΩ以下，而相同条件下电池C的内阻要大于21mΩ。

图1是电池A与电池C的第一次化成的充、放电曲线比较图(0.1C充电16h,0.2C放电至1.0V。A1、A2：电池A的充、放电曲线；C1、C2：电池C的充、放电曲线)。

图2是电池B与电池C的第一次化成的充、放电曲线比较图(0.1C充电16h,0.2C放电至1.0V。B1、B2：电池B的充、放电曲线；C1、C2：电池C的充、放电曲线)。

由图1、2可见，第一次化成中，电池A、电池B的放电容量在1450mAh左右，平台比率为71％～73％，充放电比率为75％～76％；而电池C的放电容量则仅约1000mAh，平台比率为67％，充放电比率为52％～53％，这说明没有黏合剂的负极容易活化，优于有黏合剂的负极。

图3是电池A和电池C的高倍率充、放电曲线比较图(1C充电1.1h,IC放电至1.0V,A3、A4：电池A的充、放电曲线；C3、C4：电池C的充、放电曲线)。

图4是电池B和电池C的高倍率充、放电曲线比较图(1C充电1.1h,1C放电至1.0V,B3、B4；电池B的充、放电曲线；C3、C4：电池C的充、放电曲线)。

由图3、4可见，电池A、B的放电容量可达1260～1270mAh之间，平台比率67％和72％；而电池C的容量大约为1160mAh，平台比率61％。这说明没有黏合剂的负极倍率放电容量高，优于有黏合剂的负极。

图5是电池A的寿命曲线图(1C充1.1h,1C放电至1.0V)。

图6是电池B的寿命曲线图(1C充1.1h,1C放电至1.0V)。

由图5、图6可见，使用没有黏合剂的金属氢化物电极的电池，寿命循环次数可达500次以上，显示出良好的寿命特性。

本发明与现有技术相比有以下优点：由本发明制得的不含黏合剂的金属氢化物电极所组装成的电池，内阻、内压小，容量大，平台比率高，充放电比率高，易化成，并可增大氢化物电极的活性物质填充量，十分适合制作高容量电池，而且，本发明所需设备仪器简单、成本低，易于操作。