专利名称：：一种镍氢电池镁基负极的制作方法
技术领域：
：本发明涉及贮氢合金生产和镍氢电池生产领域，特别是涉及镍氢电池镁基负极的制作方法。
背景技术：
：以贮氢合金为基础发展起来的镍氢电池，做为一种新的能源材料得到了广泛的应用。传统的镍氢电池负极一般使用MmNi3.55Coo.75Mm。.4Alo,3合金，容量一般是在300~350mAh/g。这种合金综合性能比较好，有较合适的容量、放电平台和寿命，但是随着便携式用电器小型化趋势的加剧，特别是21世纪以来，镍氢电池的市场由于体积比容量远低于锂离子电池，市场被挤压，发展空间越来越小，因此将更高容量的含镁贮氢合金应用于镍氢电池，提升镍氢电池的竞争力成为贮氢合金领和贮氢电池研究的热点。而这其中首当其冲的就是要克服含镁合金寿命问题，因此解决含镁合金寿命问题，将含镁合金应用于贮氢电池一直是贮氢电池研究的重要课题。现在普通的负极电极的前处理一般是在粉末或极片的过程中，其主要的问题是合金在制粉过程中很容易微氧化，形成氧化物，因此需要用热碱可以去除MmOx和部分Mm形成富镍层，增加电子在合金表面的转移能力，减少内阻，短期内增大部分有效电性能；但其实热碱处理也会沉淀部分Mm(OH)x在合金表面，这种腐蚀在含镁贮氢合金中其实更为致命，它会加大内阻，减少吸氢元素，特别是Mg的4腐蚀，容量衰减非常快。
发明内容本发明的目的是在于提供一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其具有有效的改善镁基负极寿命，但仍保持较好的克容量的特点，以满足其应用在电池上寿命需求。为了达成上述目的，本发明包含以下步骤歩骤l，通过快速凝固法制得0.20.4mm厚的含镁合金片，其组分满足MmNiaCobAl"，Mm为La、Ce、Nd、Pr、Y中的一种或一种以上与Mg的混合物，原子比a，b，c满足3.0《a+b+c《3.6，2.4《a《3.2，0《b《0.6，0.01《c《0.1。步骤2，将步骤1得到的合金片进行热处理，处理方式在氩气的保护下，在600900。C进行退火610个小时。歩骤3，将步骤2得到的合金片放在合金粉处理液中进行球磨，合金粉处理液是凝胶电解质，是用超多孔水凝胶和聚乙烯醇中的一种或两种与氢氧化锂LiOH、氢氧化钠NaOH和氢氧化钾KOH中的一种或一种以上配成的碱液，优先选用分子量小的LiOH，OH—的浓度为6.07.5mol/L，超多孔水凝胶或聚乙烯醇的重量占碱液的0.5%~3%。球磨机为可以实现抽真空和充氩气的真空高能球磨机，注入合金粉处理液后，靠球磨将步骤2的合金片制成过180目筛网的粉末浆料。步骤4，将步骤3的合金粉末浆料滤干，添加占合金粉重量13%镍粉，调节水量，浆料干湿重量比控制在7882%之间。歩骤5，将配置好的浆料均匀地涂覆在泡沫镍或镀镍钢带上面，烘干并碾压成工艺要求的尺寸，得到镍氢电池镁基负极。将步骤5得到的镍氢电池镁基负极和普通的球镍正极组装成电池。电池的电解质为凝胶电解质，电解质为Carbopol和PVA中的一种或两种与LiOH、NaOH和KOH中的一种或一种以上配成的碱液，优先选用分子量大的KOH，OH一的浓度为6.0~7.5mol/L，优先选用7.5mol/L，超多孔水凝胶或聚乙烯醇的重量占碱液的0.05%0.3%。优先选用0.1%。本发明提供一种凝胶电解质碱液为新型合金粉处理液，其能有效的抑制含镁合金在电解质中的腐蚀，利用了碱液对离子的扩散阻力大的特点，溶解下来的金属离子直接电极、电解质表面，阻止了电极表面的金属离子向电解质的溶解，减缓贮氢的腐蚀速度，有效延长了镁基合金在电池中的寿命。本发明的技术效果本发明提供的方法就是防新鲜表面被氧化，这样合金中基本没有MmOx的存在，现有技术中热碱处理的作用就更退居第二位，同时本发明采用的合金粉处理液是凝胶电解质，可以有效保护处理Mg不被腐蚀。本发明克服了镁基合金在镍氢电池中抗腐蚀性能差，克容量衰减快的缺点，有效提高了镁基合金电池的使用寿命，满足其应用在电池上的需求。下面结合实例对本发明做进一步的说明。具体实施例方式以下通过举例说明本发明情况。A2B7的组分进行配料，通式为LaQ.7QMgQ.3(NiQ.83Coo.15Alo.2)3.3，置于真空感应炉的坩埚中，在抽真空充氩气保护下进行感应加热熔炼，合金熔化形成均匀熔体后，浇注在一个内通冷却水的高速旋转的铜滚上进行快速冷却，得到厚度小于0.25mm的合金薄片，将得到的薄片放在抽真空充压气的正压井式炉退火，退火工艺为80(TCX6h，得到样品15。将样品1按常规的方法直接制粉过180目的筛网，然后直接碾压在泡沬镍上，快速浸丁苯橡胶并烘干，碾压成厚度为0.25左右的极片，尺寸为118.0X43.5mm，合金粉的上粉量为8.7克，相应的正极装配成AA2200的电池，电解质为LiOH，NaOH，KOH三元电解质各2.35克，OH一的浓度为7.0mol/L。具体电池参数如下表。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>将样品2如样品1制粉，进行常规的碱处理(OH—浓度为6.0mol/L)),同样如同样品1的方法做成极片，组装成AA2200的电池，电解质也同样品1。将样品3~样品5如本发明的前处理方法作成极片将退火后的合金薄片放在处理液中进行球磨，处理液的组成是1.5%超多孔水凝胶1.5%聚乙烯醇:LiOH:NaOH:KOH为3:12:104:123:420;球磨机为改进的真空高能球磨机，可以实现抽真空和充氩气。球磨出来的浆料过180目筛网，滤千，再添加占合金粉重量3%的镍粉，调节水量使得浆料的干湿重量比控制在80%，而后将浆料均匀地涂覆在泡沫镍上，烘干并碾压成如样品l一样的极片，组装成AA2200的电池。电解质分别含0.05%，0.01%，和0.15。/。的超多孔水凝胶(美国)的LiOH，NaOH，KOH三元电解质，OH一的浓度为7.0mol/L。将以上述样品作成的电池，常温下搁置24个小时，用由计算机控制的擎天BS9380二次电性能检测设备进行110毫安预充电540分钟，而后放在45"C烘48个小时后冷却5个小时，再重新放在擎天BS9380二次电性能检测设备检测容量和循环寿命。设置如下测试温度为25。C，第一个循环为440毫安充电6个小时，搁置10分钟，440毫安放到1.0V，搁置10分钟。第二个循环同第一个循环。三个循环开始则改变为2200毫安充电72分钟，搁置10分钟，再用2200毫安放到l.OV，反复循环直至容量衰退到80%。所需循环次数即为电池的循环寿命。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从15号的电池测试可以看出，常规和传统碱处理的电池，虽然容量发挥较好，但是寿命明显偏短，基本达不到使用要求，而按照本发明制作的电池，寿命提升了50%左右，基本可以使用，而且上表还可以看出，随着添加Carbopol量的增加，内阻是在上升的，在0.050.1%期间凝胶电解质抗镁腐蚀为主，上升的内阻导致电极片充放电膨胀粉化为次，但是添加量超过0.1%以后内阻上升导致电极片充放电膨胀粉化为主，凝胶电解质抗镁腐蚀为次，这样反倒使得寿命下降。同理制的6~10号电池，只是第三周开始用0.2充，0.2C放电(440毫安)进行做循环寿命，截止容量统一取1760毫安时以上，则有表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从610号的电池测试可以看出，按照经过本发明制作出出来的电池在0.2C充放过程中基本在200周左右，最佳值可以达到300周以上，寿命为普通做法的23倍。权利要求1、一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于包含以下步骤步骤1，制得含镁合金片；步骤2，将步骤1得到的合金片进行热处理；步骤3，将步骤2得到的合金片放在合金粉处理液中进行球磨，制成粉末浆料；步骤4，将步骤3的合金粉末浆料滤干，添加镍粉，调节水量；步骤5，将配置好的浆料均匀地涂覆在泡沫镍或镀镍钢带上面，烘干并碾压成工艺要求的尺寸，得到镍氢电池镁基负极。2、如权利要求1所述一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于歩骤1中通过快速凝固法制得0.20.4mm厚的含镁合金片。3、如权利要求1所述一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于步骤l中制得的含镁合金片组分满足MmNiaCobAle，，Mm为La、Ce、Nd、Pr、Y中的一种或一种以上与Mg的混合物，原子比a，b，c满足3.0《a+b+c《3.6，2.4《a《3.2，0《b《0.6，O.OKcH。4、如权利要求1所述一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于步骤2热处理方式是在氩气的保护下，在60090(TC进行退火610个小时。5、如权利要求1所述一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于歩骤3合金粉处理液是凝胶电解质，是用超多孔水凝胶和聚乙烯醇中的一种或两种与氢氧化锂LiOH、氢氧化钠NaOH和氢氧化钾KOH中的一种或一种以上配成的碱液。6、如权利要求1所述一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于步骤3合金粉处理液OH—的浓度为6.07.5taol/L，超多孔水凝胶或聚乙烯醇的重量占碱液的0.5%~3%。7、如权利要求1所述一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于步骤3球磨机为可以实现抽真空和充氩气的真空高能球磨机，注入合金粉处理液后，靠球磨将步骤2的合金片制成过180目筛网的粉末浆料。8、如权利要求1所述一种镍氢电池镁基负极的制作方法，其特征在于步骤4添加占合金粉重量13%镍粉，浆料干湿重量比控制在78~82%之间。全文摘要本发明公开一种镍氢电池镁基负极的制作方法，包含以下步骤制得含镁合金片；将合金片进行热处理；合金片放在合金粉处理液中进行球磨，制成粉末浆料；合金粉末浆料滤干，添加镍粉，调节水量，将配置好的浆料均匀地涂覆在泡沫镍或镀镍钢带上面，烘干并碾压成工艺要求的尺寸，得到镍氢电池镁基负极。本发明镁基合金的前处理不是在粉末状态下完成，而是在镁基合金快速冷凝退火后，球磨制粉过程中完成，同时它的前处理溶液也有别于现行的碱溶液，本发明克服了镁基合金在镍氢电池中抗腐蚀性能差，容量衰减快的缺点，有效提高了镁基合金电池的使用寿命。文档编号B22F9/04GK101540396SQ20091011162公开日2009年9月23日申请日期2009年4月27日优先权日2009年4月27日发明者张永健,蒋义淳,陈跃辉申请人:厦门钨业股份有限公司