专利名称：一种镍氢高温充电电池的制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池制作工艺，具体涉及一种在高温环境下工作的镍氢高 温充电电池的制作工艺。
背景技术：
人类自工业革命以来，随着众所周知的全球环境变暖，"温室效应"增加 的原因，环保、耐高温的镍氢高温电池得到了越来越广泛的应用，人们对可充 电池的要求也就越来越高，主要是在赤道附近地区城市高温天气比较多且长， 常规充电电池常常因为在高温环境下小电流充不满电，又要持续小电流放电来 保证使用，如果高温小电流充电效率过低，不仅不能保证使用时间，还因为电 池长期过放电影响电池的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决上述现有技术存在的问题，而提供一 种在高温环境下小电流充电效率高、充电电池使用寿命长的镍氢高温充电电池 的制作工艺。
本发明采用的技术方案是这种镍氢高温充电电池的制作工艺，包括正极、 负极、隔膜，正、负极填充活性物质，钢壳内并注入电解液，正极基体材料采
用面密度在380-550g/n^的泡沫镍，正极活性材料采用内加钴的加锌加钴高温 球镍，正极添加剂采用钙、钇、钴元素添加剂，负极活性材料的负极合金粉采 用吸氢平台低的长寿命型合金粉。
上述技术方案中，隔膜采用经过接枝技术和等离子技术处理的隔膜。
上述技术方案中，隔膜纸加长完全包住负极，正、负极容量比在i : i.5
2.2之间。
上述技术方案中，钙、钇、钴元素添加剂可采用氟化钙、氢氧化钙、氧化 钇、钴粉中的一种或几种混合物。
上述技术方案中，吸氧平台低的长寿命型合金粉为金峰航6T-30、 6H-30， 厦门钨业ML-Ol、 ML-05、 ML-03或内蒙古稀奥科的T2A-180型合金粉。
上述技术方案中，电解液采用常规钾、钠、锂三元电解液配方，并在电解 液中减少钾的含量，提高钠和锂的含量，适当提高电解液中氢氧根(OH-)的 摩尔浓度，再加入少量氢氧化钡。其电解液的配方质量比范围是KOH: NaOH: LiOH: H20: Ba(OH)2=10~30%: 5~20%: 1~3.5%: 60 70%: 0.1~0.5%，其中 0 H—的摩尔浓度控制在7.8~8.5摩尔/升，电解液的密度为1.295-1.330。
上述技术方案中，高温球镍是在加锌球镍的表面进中行包钴，加入3%— 15%的氧化亚钴(CoO)，再加1%—5%的钙、钇、钴元素添加剂，这种钙、钇、 钴元素添加剂为氟化钙、氢氧化钙、氧化钇、钴粉其中之一或几种的混和物。
本发明由于负极合金粉采用高温性能好、长寿命型合金粉，从而提高了电 池在高温环境下的小电流充电效率和使用寿命，正极基体采用面密度稍大的发 泡镍，正极活性材料采用内加钴加锌球镍和加钴球镍以提高电池的高温充电性 能；隔膜采用经过接枝技术和等离子技术处理的隔膜，从而提高电池在高温环 境下充电效率和荷电保持能力；本发明还优化正负极结构，尽量使负极与钢壳 接触面积减小来减少电池的自放电，正负极容量配比在l: 1.5 2.2之间，足量 的负极容量保证了电池高温环境下的过放恢复能力；本发明的电解液釆用常规
钾、钠、锂三元电解液改进后的配方，在电解液中减少钾的含量，提高钠和锂
的含量，适当提高电解液中氢氧根(OH)的摩尔浓度，再加入少量氢氧化钡 除去碱液中的杂质，因氢氧化钡与杂质反应生成钡盐沉淀，在高温环境下，此 种电解液配方对提高高温环境下电极活性物质的利用率和降低自放电十分有 利。因此，本发明通过对活性材料的选择、正负极片的配比优化、电解液改进 配方以及电池隔膜的选择，达到提高电池在高温环境下小电流充电效率的要 求。
图1、图2为43SC2800mAh镍氢高温电池充电效率、放电性能检测结果
表
图3为49C4500mAh镍氢高温电池高温充放电性能检测结果表
具体实施例方式
本发明主要是通过对正负极活性材料和添加剂的选择、正负极片配方的优 化、电解液配方的优化以及隔膜的选择，从而达到满足电池在高温环境下小电 流高充电效率的要求。
本发明所述的材料包括负极合金粉、正极基体材料、正极导电剂和添加剂、 正极球型氢氧化亚镍，隔膜纸。镍氢电池高温性能不好的主要原因之一是随着
温度的升高，负极合金的吸放氢的平衡压力(PCT平台)也会升高，导致吸氢性 能下降.因此，想做好高温镍氢电池，负极材料是一个很关键的因素，本发明所 述的负极合金粉采用吸氢平台低的长寿命型合金粉，如金峰航6T-30、 6H-30， 厦门钨业ML-Ol、 ML-05、 ML-03，内蒙古稀奥科的T2A-180等，由于这些合 金粉中杂质少且钴含量较高，从而提高电池在高温环境下的小电流充电效率和
使用寿命，本发明中所述的正极基体采用面密度在380 550g/r^的泡沫镍(因 面密度大的发泡镍中镍含量较多，能够加强电池的集流效果，提高电池小电流 充电效率)，正极活性材料采用内加钴的加锌加钴高温球镍，高温球镍是在加 锌球镍的表面进行包钴，通过此种工艺，球镍在高温环境下的电性能和稳定性 更好，再加入3%—15%的氧化亚钴(CoO)，再加如1%—5%的钙、钇、钴元 素添加剂(如氟化钙、氢氧化钙、氧化钇、钴粉其中之一或混和物)，实验证 明，通过这种混合配方，正极在高温环境下小电流充电效率比常规配方高出约 50%-70%，且能提高电池的过放电恢复性能；隔膜采用经过接枝技术和等离子 技术处理的隔膜来提高电池的充电效率和减小自放电，这种隔膜型号有 FS2227-20、 SCIMAT700/25、 600/25、 700/30K、 FV4365K等。
本发明所述的正负极结构，其中隔膜纸加长完全包住负极，尽量使负极与 钢壳接触面积减小来减少电池的自放电，因为电池自放电主要在负极(负极活性 物质为活泼的金属粉末，在水溶液中其电势比氢负，可发生置换氢气的反应， 若在电极中存在着氢电势低的金属杂质，这些杂质和负极活性物质能组成腐蚀 微电路，结果负极金属自溶，并有氢气析出，从而减少容量，电解液中的杂质
起同样作用)，正负极容量比在l: 1.5以上，(只有保证有足够负极余量，电池 的使用寿命才会更长。)本发明正负极均釆用简单的干法制片工艺，
本发明所述的电解液采用常规钾、钠、锂三元电解液改进后的配方，Li 降低电极膨胀，提高寿命，降低自放电，也可提高高温充电效率;Na主要是提 高高温充电性能,在电解液中减少钾的含量，提高钠和Li的含量，适当提高电 解液中氢氧根(OH—)的摩尔浓度，再加入少量氢氧化钡除去碱液中的杂质(氢 氧化钡与杂质反应生成钡盐沉淀)，实验证明，在高温环境下，此种配方对提
高电极活性物质的利用率和降低自放电十分有利。
实施例l: 43SC2800mAh镍氢高温电池
43SC2800mAh镍氢高温电池属于高容量电池，电池的装配有一定的难度， 为了尽量减小松紧，从而尽可能减小电池的自放电，因此采取了比常规电池松 紧度小(85%-96%)的设计，隔膜纸加长包住负极，减小负极外圈与钢壳的接 触面积；正极基体采用长沙力元新材料股份有限公司生产的420g/r^发泡镍做 基体材料，氢氧化亚镍采用江门长顺高温球镍和广州星明亚钴以(80%-95%): (5%-15%)比率混合，再加如1%—5%的1丐、钇、钴元素添加剂(如氢氧化 钙、氧化钇、钴粉的其中之一或几种的混和物)，负极采用高温合金粉(金峰 航6T-30、 6H-30或内蒙古稀奥科的T2A-180其中之一)，隔膜采用经接枝技术 和等离子技术处理的湿敷型隔膜(SCIMAT700/25或SCIMAT600/25)，正负极 容量比为h 1.7，正极点焊二条镍带集流，正负极采用简单的干法上粉工艺， 正负极与隔膜进行巻绕，然后装上钢壳再注入高温电解液、封口、化成，制作 出43SC2800mAh高温电池。用此工艺制作的电池其充电效率和性能见附表1 和附表2;
实施例2、 49C4500mAh镍氢高温电池
49C4500mAh镍氢高温电池正极基体采用长沙力元新材料股份有限公司 生产的连续发泡镍做基体材料，面密度420g/m2，氢氧化亚镍采用江门长顺高 温球镍和海南金亿亚钴以(80%-95%): (5%-15%)比率混合，负极采用高温 合金粉(金峰航6T-30或厦门钨业ML-05)，隔膜采用磺化技术处理的细纤维 隔膜(FV4365K)，正负极容量比为1: 1.8，正负极均采用端面焊方式集流， 正负极采用简单的干法上粉工艺，正负极通过隔膜对应巻绕，然后装入钢壳再 注入高温电解液、封口，制作出49C4500mAh高温电池。用此工艺制作的电池 其高温充放电性能见附表3.
权利要求
1.一种镍氢高温充电电池的制作工艺，包括正极、负极、隔膜，正、负极填充活性物质，钢壳内并注入电解液，其特征在于正极基体材料采用面密度在380-550g/m2的泡沫镍，正极活性材料采用内加钴的加锌加钴高温球镍，正极添加剂采用钙、钇、钴元素添加剂，负极活性材料的负极合金粉采用吸氢平台低的长寿命型合金粉。
2. 根据权利要求1所述的镍氢高温充电电池的制作工艺，其特征在于隔膜 采用经过接枝技术和等离子技术处理的隔膜。
3. 根据权利要求1所述的镍氢高温充电电池的制作工艺，其特征在于隔膜 纸加长完全包住负极，正、负极容量比在l : 1.5 2.2之间。
4. 根据权利要求l所述的镍氢高温充电电池的制作工艺，其特征在于钙、 钇、钴元素添加剂可采用氟化钙、氢氧化钙、氧化钇、钴粉其中的一种或混合 物。
5. 根据权利要求1所述的镍氢高温充电电池的制作工艺，其特征在于吸氧 平台低的长寿命型合金粉为金峰航6T-30、 6H-30，厦门钩业ML-Ol、 ML-05、 ML-03或内蒙古稀奥科的T2A-180型合金粉。
6. 根据权利要求1所述的镍氢高温充电电池的制作工艺，其特征在于电解 液采用常规钾、钠、锂三元电解液配方，并在电解液中减少钾的含量，提高钠 和锂的含量，适当提高电解液中氢氧根(OH—)的摩尔浓度，再加入少量氢氧 化钡。
7. 根据权利要求1所述的镍氢高温充电电池的制作工艺，其特征在于高温 球镍是在加锌球镍的表面进行包钴，加入3%—15°/。的氧化亚钴(CoO)，再加 1%—5%的钙、钇、钴元素添加剂，这种钙、钇、钴元素添加剂为氟化钙、氢 氧化钙、氧化钇、钴粉其中之一或几种的混和物。
全文摘要
一种镍氢高温充电电池的制作工艺，其正极基体材料采用面密度大的泡沫镍，正极活性材料采用内加钴的加锌加钴高温球镍，正极添加剂采用钙、钇、钴元素添加剂，负极合金粉采用吸氢平台低的长寿命型合金粉，正、负极容量比在1∶1.5～2.2之间，电解液也采用常规钾、钠、锂三元电解液改进后的配方。本发明通过上述材料的选择及配比、配方的优化，达到高温环境下小电流高充电效率、长寿命的要求。
文档编号H01M10/28GK101188309SQ20061013670
公开日2008年5月28日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年11月17日
发明者周建明, 杨书胜, 熊兴海, 钟发平 申请人:湖南科力远高技术有限公司