一种锌镍电池负极活性物质、锌镍电池负极片及锌镍电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锌镍电池负极活性物质、锌镍电池负极片及锌镍电池，属于锌镍 电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着当前社会对绿色能源发展的要求越来越高，锌镍电池作为一种新型二次电 池，以其低自放电、低成本及较高的开路电压和放电电流，在动力工具和电动汽车领域具有 良好的应用前景。特别是近年来，在国家政策的积极支持下，锌镍二次电池在电动车领域的 应用越来越多。由于电动车驾乘的特点，对动力电池的安全性要求非常高，而电池的一致性 又是影响电池安全性的关键因素，因此如何提高动力电池的一致性显得尤为重要。
[0003] 锌镍二次电池中，负极活性物质中一般含有较多的组分，导致负极活性物质在制 备浆料时，很难实现绝对充分的均匀分散，进而导致电池容易出现一致性问题。为了实现电 池负极浆料的均匀分散，一般采取在负极活性物质中加入合适的粘结剂和增稠剂等来调节 浆料的粘度，保证负极浆料的均一稳定。公开号为CN1812164A的中国发明专利公开了一种 用于二次锌镍电池的锌负极及其制备方法和含有该锌负极的二次锌镍电池，并具体公开了 其锌负极包及流体和涂覆于及流体上的负极活性物质，负极活性物质包括氧化锌、粘合剂 和导电性多孔憎水颗粒，所述的导电性多孔憎水颗粒是吸附有憎水物质的炭黑，还含有金 属氧化物添加剂，所述粘合剂为憎水性粘合剂和亲水性粘合剂，憎水性粘合剂为聚四氟乙 烯或丁苯橡胶，亲水性粘合剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素或聚乙 烯醇，憎水物质为聚四氟乙烯或丁苯橡胶，金属氧化物添加剂为氧化镉、氧化铋、氧化铟、氧 化铅、二氧化锡中的至少一种。但是上述技术方案中，负极活性物质在合浆时，负极浆料表 层很容易出现凝固，引起干皮甚至结块。在后续的涂覆工序持续时间较长时，浆料表面凝结 的干皮对涂覆效果会造成严重的影响，即使不出现凝结的干皮，浆料变稠也会对涂覆的一 致性造成影响。这种情况下，制备出的负极片就会严重的不一致现象，导致电池中的极片之 间或者电池之间出现性能差异，导致整个电源系统的电化学性能下降较快，影响动力电源 系统的正常使用，导致电源系统的循环性能严重下降，降低其使用寿命。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种能够提高锌镍电池一致性的锌镍电池负极活性物质。 本发明的目的还在于提供一种使用上述锌镍电池负极活性物质的锌镍电池负极片及锌镍 电池。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的锌镍电池负极活性物质的技术方案：
[0006] -种锌镍电池负极活性物质，包括如下重量百分比的组分：ZnO 45%-72%、 Zn 12 %-36 %、In2O3 0.06 %-0.36 %、Bi2O3 1.2 %-2. 5 %、粘结剂 3. 8 %-6 %、增稠剂 0? 35% -0? 66%、导电碳纤维 0? 55% -6. 5%、多元醇 L 2% -2. 5%。
[0007] 本发明的锌镍电池负极活性物质中，采用氧化锌作为负极活性材料，并添加了锌 粉作为辅助活性材料，同时，锌粉也可以充当导电剂，提高负极活性物质的导电能力；氧化 铟可以抑制负极在锌镍电池充放电时气体的析出，提高电池的荷电能力；氧化铋作为负极 添加剂，能够与氧化铟相互配合，充分抑制负极的析气，提高电池的荷电能力；粘结剂和增 稠剂配合使用，能够使负极活性物质在制作浆料时，保持合适的粘度，并提高负极活性物质 在集流体上的结合牢固度；本发明在负极活性物质中加入甘油，保持了负极活性物质在合 浆时的均匀稳定性，使浆料可以长时间保持初始状态，在进行较长时间的涂覆时，浆料表面 不会凝结起干皮，保证了极片制作的一致性，从而在根本上保证了电池的一致性，提高了电 源系统的循环稳定性。
[0008] 进一步的，所述锌镍电池负极活性物质包括如下重量百分比的组分：ZnO 48. 63%-71. 07%、Zn 12. 75%-35. 58%、In2O3 0.06%-0.36%、Bi2O3 1.27%-2. 37%、 粘结剂3. 82% -5. 93 %、增稠剂0.35 % -0.66 %、导电碳纤维0.59 % -6. 37 %、多元醇 1. 23% -2. 37%〇
[0009] 进一步的，所述的锌镍电池负极活性物质包括如下重量百分比的组分：ZnO 62. 32%、Zn 24. 60%、In2O3 0? 12%、Bi2O3 1. 96%、粘结剂 4. 80%、增稠剂 0? 49%、导电碳 纤维1. 23%、甘油1. 23%。
[0010] 所述多元醇为丙三醇、丁二醇、戊二醇中的一种。
[0011] 为了降低锌负极在电解液中的溶解，减少电极的形变，所述锌镍电池负极活性物 质还包括KF 0? 1% -0? 2%。
[0012] 为了提高负极片上活性物质在集流体上的粘结的牢固程度，防止极片表面出现断 裂，增加极片的强度和韧性，所述锌镍电池负极活性物质还包括聚丙烯纤维〇. 5% -1%。
[0013] 本发明的锌镍电池负极活性物质还包括分散剂0. 1-0. 5%，有利于提高负极活性 物质在合浆时的分散均匀性。所述分散剂可以选择本领域常用的分散剂，一般的，所述分散 剂为聚羧酸钠、聚丙烯酸钠中的任意一种。
[0014] 本发明中的增稠剂由羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇中的任意一 种与聚环氧乙烯按照质量比2-3 :1组成，其中锌镍电池负极活性物质中的甘油与聚环氧乙 稀配合使用，能够进一步提高衆料的稳定性。
[0015] 由于负极活性物质浆料的pH对浆料的稳定性有一定的影响，为了使浆料保持合 适的pH值，所述锌镍电池负极活性物质还包括磷酸盐1-2%，所述磷酸盐由质量比为10. 9 : 2. 3的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠组成。
[0016] 本发明的锌镍电池负极片的技术方案：
[0017] -种锌镍电池负极片，包括集流体以及涂覆在集流体上的负极活性物质，所述负 极活性物质为上述的锌镍电池负极活性物质。
[0018] 所述集流体为铜箱、铜网、泡沫铜中的任意一种。
[0019] 本发明的锌镍电池的技术方案：
[0020] 一种锌镍电池，包括正极、负极和电解液，所述负极为上述的锌镍电池负极片。
[0021] 所述正极包括正极集流体和正极活性物质，所述正极活性物质包括氢氧化镍、正 极导电剂、正极粘结剂、正极添加剂。所述正极导电剂为镍粉或者石墨，正极粘结剂为CMC 和/或PTFE，正极添加剂为氧化钴、钴粉、三氧化二钇、氢氧化钙中的一种或者几种。
[0022] 所述电解液为浓度为4-6mol/L的碱溶液，所述碱为K0H、Na0H、Li0H中的一种。所 述碱溶液中包括电解液添加剂和表面活性剂。
[0023] 本发明的锌镍电池负极活性物质能够提高合浆时的浆料稳定性，进而提高电池的 一致性，提高电池循环性能。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例1的锌镍电池的循环曲线图。
【具体实施方式】
[0025] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更容易理解，下面结合具 体实施方式对本发明进行详细说明。
[0026] 实施例1
[0027] 本实施例的锌镍电池负极活性物质包括如下重量百分比的组分：氧化锌ZnO 62. 94%、锌 Zn 24. 60%、氧化铟 In2O3 0.12%、氧化铋 Bi2O3 1.96%、粘结剂 PTFE 4. 80%、 增稠剂0.49%、导电碳纤维1.23%、氟化钾KF 0. 17%、聚丙烯（PP)纤维0.98%、分散剂聚 丙烯酸钠（海川5040)0. 25%、甘油1. 23%、磷酸盐1. 23%，其中磷酸盐由质量比为10. 9 : 2. 3的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠组成，增稠剂由质量比为2 :1的羧甲基纤维素钠（CMC)与 聚环氧乙烯（PEO)组成。
[0028] 本实施例的锌镍电池负极片，包括集流体铜箱以及涂覆在集流体上的负极活性物 质，所述负极活性物质为上述的锌镍电池负极活性物质。
[0029] 本实施例的锌镍电池负极片的制备方法包括如下步骤：
[0030] 1)将上述锌镍电池负极活性物质混合均勾，其中增稠剂使用质量分数为2%的增 稠剂水溶液，加入水，搅拌均匀后得负极浆料；
[0031] 2)将步骤1)制得的负极浆料涂覆在集流体铜箱上，干燥，辊压，即得所述锌镍电 池负极片。
[0032] 本实施例的锌镍电池，包括正极、负极和电解液，其中负极为上述锌镍电池负极 片。正极包括正极集流体和正极活性物质，所述正极活性物质包括质量比为88 :6 :0. 5 :5. 5 的氢氧化镍、导电炭黑、聚四氟乙烯、氧化钴。所述电解液为6mol/L的氢氧化钠水溶液。
[0033] 本实施例的锌镍电池按照现有技术中锌镍电池装配的方法组装成6Ah的密封圆 柱锌镍电池。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例的锌镍电池负极活性物质包括如下重量百分比的组分：氧化锌ZnO 48. 63%、锌 Zn 35. 58%、氧化铟 In2O3 0.36%、氧化铋 Bi2O3 2. 37%、粘结剂 PTFE 5.93%、 增稠剂〇. 38%、导电碳纤维0. 59%、氟化钾KF 0. 24%、聚丙烯（PP)纤维0. 59%、分散剂聚 丙烯酸钠（海川5040)0. 59%、甘油2. 037%、磷酸盐2. 37%，其中磷酸盐由质量比为10. 9 : 2. 3的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠组成，增稠剂由质量比为2 :1的羧甲基纤维素钠（CMC)与 聚环氧乙烯（PEO)组成。
[0036] 本实施例的锌镍电池负极片，包括集流体铜箱以