金属氢化物-镍电池增碳负极及提升功率的方法

摘要

本发明涉及一种金属氢化物-镍电池增碳负极及提升功率的方法。该增碳负极为以泡沫镍为集流体承载储氢合金粉的传统负极片中，用掺杂锰氧化物活性炭和石墨粉代替15wt％的贮氢合金粉，来提升负极及电池的输出功率，降低电池的充电和放电温升；并为将来过渡到碱性超电池、镍-碳系电容电池、电池转换电容的自转换电源或法拉第超级电容器的极片设计与制造奠定基础。以维生素C的钠盐与高锰酸钾构成氧化-还原反应对偶物料、所进行的掺杂锰氧化物原位反应，简便易行，工业化成本低，效果好，有效解决了石墨粉引入极片所带来的负面效应。

主权项

一种金属氢化物‑镍电池提升功率的方法，其制造步骤、工艺条件及提升功率方法如下：第一步、掺杂锰氧化物原位反应试剂的配制：以化学纯的高锰酸钾和蒸馏水为原料，在20℃下配制成高锰酸钾饱和水溶液备用；购买市售的食品添加剂级的抗坏血酸钠粉末，用蒸馏水配制成20wt%水溶液备用，该抗坏血酸钠符合GB16313—1996标准；第二步、掺杂锰氧化物石墨粉原料的制备：以2克600目的石墨粉加入100毫升20wt%抗坏血酸钠水溶液的比例，将二者放到烧杯中，然后将该烧杯连同杯中物料放入超声清洗机中，分散2分钟得到悬浊液，转移该悬浊液到玻璃漏斗进行过滤，过滤至无滤液流出后、迅速将高锰酸钾饱和水溶液喷入玻璃漏斗中物料表面，使得含有抗坏血酸钠的石墨粉被该高锰酸钾溶液淋洗，直至流出玻璃漏斗淋洗液显示红色、停止该高锰酸钾溶液淋洗操作；接着再用20wt%抗坏血酸钠水溶液反向淋洗玻璃漏斗中的反应物，直至玻璃漏斗显示红色滤液消失而转变成无色，停止抗坏血酸钠水溶液淋洗玻璃漏斗中的反应物的操作，接着将玻璃漏斗中的反应物放到烘箱中于85℃烘干12小时，获得掺杂锰氧化物石墨粉原料；第三步、掺杂锰氧化物活性炭原料的制备：采用与第二步——掺杂锰氧化物石墨粉原料制备基本相同的步骤、条件与方法，唯一不同的是将第二步中600目的石墨粉、用比表面指标为190m²/g、目数为400目的活性炭粉末替换，同样获得掺杂锰氧化物活性炭原料；第四步、提升功率的增碳负极制备：选择市售镍‑氢动力电池集流体用的泡沫镍商品，将原始厚度为1.0mm泡沫镍集流体预压至0.8mm，再将增碳负极刮涂其上，该增碳负极刮涂料配方为：275目±25目并且厂商标定容量为285mAh/g的AB5型储氢合金粉固定比例为80wt%；固含量为40wt%的聚四氟乳液固定比例为5wt%；掺杂锰氧化物活性炭粉的变动比例11.5wt%—13.5wt%；掺杂锰氧化物的石墨粉的变动比例1.5wt%—3.5wt%；该四种物料以重量百分比计量的总和构成100wt%；按照该配方，该四种物料混合均匀，即构造出增碳负极刮涂料，接着将含该刮涂料的0.8mm泡沫镍带，放入调节间隙为0.35mm的辊压机进行轧膜处理；轧膜后获得0.35mm厚并且单位面积上含有该刮涂料的数量满足0.134g/cm²指标的增碳负极片毛坯料；第五步、构造提升金属氢化物‑镍电池功率的方法：将增碳负极毛坯料剪裁成条形，模拟实验电池壳体借用固定商品中镍‑氢电池AA型圆柱电池的壳体及上盖、密封圈，受到该借用壳体尺寸限制，增碳负极片毛坯料负极毛坯料剪裁尺寸为长119mm，宽41mm，将该119mm×41mm尺寸的条形毛坯料、在柔片机上、柔软处理三次；再将其移送至超声波清粉机，在条形毛坯料极片一条长边上按照与焊接的极耳宽度相同尺寸清粉，清粉后将极耳用脉冲点焊机、按照AA圆柱镍‑氢电池焊接要求焊接牢固，至此，获得提升功率的增碳负极；选择市售镍‑氢动力电池用烧结镍阳极，该烧结镍阳极为湿法制造、含钴型、指标为30mAh/cm2；正极片剪裁尺寸与负极相同，将带有极耳条形正极与负极中间用镍‑氢电池隔膜商品中的磺化膜相隔，对齐后在电池卷绕机上卷绕，卷绕完成后放入壳体中，加入2.4毫升电解液，该电解液密度为1.31g/cm3，该电解液溶质组成为70wt%氢氧化钾、28wt%氢氧化钠和2wt%氢氧化锂，三种溶质总和满足100wt%；水为该电解液的溶剂；电解液注入到带有电芯的壳体后，再借用AA圆柱镍‑氢电池封装设备进行封装、封装后对不同条件下获得的裸体模拟电池编号，至此，含有增碳负极的金属氢化物‑镍电池提升功率的操作完成。