专利名称：一种镍氢电池负极的制备方法
技术领域：
本发明涉及金属氢化物/镍(MH/Ni)电池用负极材料的制备方法。
背景技术：
金属氢化物/镍(MH/Ni)电池是近年来国内外大力研究和发展的一种碱 性可充电电池，现今在通讯与数码产品、电动工具、仪器仪表、玩具等领域 应用越来越广泛，对电池的容量、寿命等方面相应地提出了更多的要求，而 现有高容量的镍氢电池在寿命、储存性能方面不足表现的更为明显，因此， 提高容量和寿命的性能研究一直在实验室进行着研究。 目前，实验室制备金属氢化物/镍(MH/Ni)电池负极通常是将储氢合金粉和 镍粉或铜粉以适当的比例称量好，然后把储氢合金粉和镍粉或铜粉混合均匀， 以泡沫镍作为骨架，在压片机上采用压片模具用10 MPa的压力压片而制得 [Hongge Pan， Yongfeng Liu, Mingxia Gao， Yongquan Lei, and Qidong Wang, Journal of The Electrochemical Society, 150(5) A565-A570 (2003).] [Rui Tang, Liqin Liu, Yongning Liu， Guang Yu， International Journal of Hydrogen energy, 28 (2003) 815-819.]，这种方法制备电极费时、费力、费原料，并且不能研究储 氢合金粉的动态性能，如动态XRD， SEM等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镍氢电池负电极的制备方法。本发明所要解决
的技术问题是提供一种镍氢电池的负极制备方法，在不影响电池其他性能 测试的前提下，使得制备电池负极省时省力，并且可进行动态微结构与形貌 测试，从而更有利于研究电池负极材料的性能。该方法便于测试镍氢电池的 放电容量，循环寿命，准动态XRD和SEM形貌，从而为镍氢电池性能的测 试提供便利。
本发明所述合金电极可通过如下方法制备，先称取一定量的粒径在200 目一400目的Ni-H电池用负极的储氢合金粉，加入以合金粉为基数的质量百分数为2_5%的乙炔黑并混合均匀，然后加入质量百分含量为5%的PVA水 溶液作粘结剂，搅拌均匀后涂抹于预先备好的泡沫镍上，再将泡沫镍从中部 对叠起来并把泡沫镍压紧，点焊上镍条做极耳。乙炔黑和泡沫镍均为市售的 做电池的材料。PVA水溶液的配制方法取一定量的聚乙烯醇，在去离子水 中泡约40—50小时，然后边加热边搅拌直至变成粘稠的液体。或用水浴的方 法配制，水浴温度控制在90 — 10(TC之间。本发明的特征在于直接用储氢 合金粉和泡沫镍做电极而不加镍粉或铜粉；加少量的乙炔黑做导电剂，且因 乙炔黑在超声清洗过程中悬浮起来易于去除，所以对XRD， SEM等测试没 有干扰；加入质量百分数为5^的PVA溶液做粘结剂，且PVA溶液做粘结剂 对XRD， SEM等测试没有干扰；直接用泡沫镍，把电极压紧，便于XRD， SEM等测试时可以很容易地从电极上利用超声振动方法得到极片上的储氢 合金粉。本发明与现有技术相比，电极制备过程简单，省时省力(不用压片)， 省原材料(不用加镍粉或铜粉)。还可以在不同的循环次数下取出储氢合金粉 来测试XRD (没有加镍粉或铜粉做准动态XRD时没有镍或铜的衍射峰的干 扰)，为研究容量衰减与储氢合金粉相结构的变化提供实验条件。
图l电极制备过程示意图，(a)泡沫镍；(b)在泡沫镍上涂上含乙炔黑 的储氢合金粉；(c)制成的电极。
图2本发明电极与传统电极的形貌比较，(a)本发明所制备电极，(b)传 统电极。
图3储氢合金粉Lao.8Mgo.2Ni2.975COo.525用本发明提供的制备方法制备的
电极(b)分别循环不同次数所做的XRD与传统方法制备的电极(a)循环100 次做对比
图4储氢合金粉La2MgNi9用本发明提供的方法制备的电极(b)分别循 环不同次数所做的XRD与传统方法制备的电极(a)循环100次做对比
图5储氢合金粉MmNi5用本发明提供的方法制备的电极(b)分别循环 不同次数所做的XRD与传统方法制备的电极(a)循环250次做对比
具体实施例方式
下面通过具体实例对本发明做进一步说明实施例1:
称取0.3克储氢合金粉Lao.8Mgo.2Ni2.975Coo.525，加入质量百分数为2%的 乙炔黑作导电剂，并混合均匀，然后加入浓度为5。/。PVA水溶液，搅拌均匀 后抹到泡沫镍G0mmX40 mm)上，再将泡沫镍对叠起来把泡沫镍压紧，点 焊上镍条做极耳。在电池测试系统上进行电化学充放电测试，然后分别取不 同的充放电次数(0， 10, 30, 50, 100, 150和200)进行XRD测试，并与传统 的方法制备的电极作对比，可以看到传统方法制备的电极循环后镍的衍射峰 太强，储氢合金的衍射峰被掩盖掉，使储氢合金循环微结构的XRD分析无 法进行。 实施例2:
称取0.4克储氢合金粉La2MgNi9，加入质量百分数为3%乙炔黑并混合均 匀，然后加入浓度为5。/。PVA溶液，搅拌均匀后抹到泡沫镍(30mmX40mm) 上，再将泡沬镍对叠起来把泡沫镍压紧，点焊上镍条做极耳。在电池测试系 统上进行电化学充放电测试，然后分别取不同的充放电次数(O, 10,30, 50, 100, 150和200)进行XRD测试，并与传统的方法制备的电极作对比，可以看到 传统方法制备的电极循环后镍的衍射峰太强，储氢合金的衍射峰被掩盖掉， 使储氢合金循环微结构的XRD分析无法进行。
称取0.5克储氢合金粉MmNi5，加入质量百分数为5%乙炔黑并混合均匀， 然后加入浓度为5。/。PVA溶液，搅拌均匀后抹到泡沫镍(30mmX40mm)上， 再将泡沫镍对叠起来把泡沫镍压紧，点焊上镍条做极耳。在电池测试系统上 进行电化学充放电测试，然后分别取不同的充放电次数(0, 10, 30, 50, 100, 150,200和250)进行XRD测试，并与传统的方法制备的电极作对比，可以 看到传统方法制备的电极循环后镍的衍射峰太强，储氢合金的衍射峰被掩盖 掉，使储氢合金循环微结构的XRD分析无法进行。
权利要求
1、一种镍氢电池负极的制备方法，其特征在于包括①在储氢合金粉中加入以储氢合金粉为基数的质量百分数为2％-5％的乙炔黑作导电剂，混匀制成混合料；②在步骤①制成的混合料中加入聚乙烯醇溶液作粘结剂，搅拌均匀后涂抹于预先裁好的泡沫镍上；③再将泡沫镍从中部折叠并压紧；④在折叠后的泡沫镍的中部点焊上镍条，作极耳，制成镍氢电池的负极。
2、 按权利要求1所述的镍氢电池负极的制备方法，其特征在于所述的储 氢合金粉的粒径为200_400目。
3、 按权利要求1所述的镍氢电池负极的制备方法，其特征在于步骤②中 作粘结剂用的聚乙烯醇溶液的浓度是质量百分数为5。X的聚乙烯醇去离子水 水溶液。
4、 按权利要求1所述的镍氢电池负极的制备方法，其特征在于所述的储 氢合金粉的组成为Laa8Mgo.2Nio.9Q5Coo.525、 La2MgNi9或NmN"。
5、 按权利要求1所述的镍氢电池负极的制备方法，其特征在于裁好的泡 沫镍尺寸为30mmX40mm。
6、 按权利要求1一5中任一项所述的镍氢电池负极的制备方法，其特征 在于制备的镍氢电池负极经多达200—250次充放电试验后，用超声振动方法 得到极片上的储氢合金粉，进行XRD测试，无镍峰或铜峰干扰。
全文摘要
本发明涉及一种镍氢电池负极的制备方法，包括如下步骤称取一定量的储氢合金粉，加入质量百分数为2％-5％的乙炔黑作导电剂后，混合均匀，然后加入浓度为5％PVA溶液，搅拌均匀后涂抹于泡沫镍上，将泡沫镍折叠并压紧，点焊上镍条即完成极耳的制备。本发明与现有技术相比，电极制备过程简单，省时省力(不用压片)，省原材料(不用加镍粉或铜粉)，还可在不同的循环次数下取出合金粉来测试XRD(没有加镍粉或铜粉做准动态XRD时没有镍或铜衍射峰的干扰)，为研究容量衰减与合金粉动态微结构的变化提供了实验条件。
文档编号H01M4/26GK101304087SQ200810038898
公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者何丹农, 睿 刘, 李志林, 王润博, 盛小海, 程利芳, 黄铁生 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所;上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司