一种高温镍氢电池及其制备方法与流程

本发明涉及一种可充电电池，尤其涉及一种优良高温性能的镍氢电池。

背景技术：

镍氢电池以其优良的充放电性能、无污染、高容量和高能量密度等特点，一直是二次电池市场的重要产品，广泛应用在各类消费型电子产品上，而且还被作为电动车电源的首选。

层出不穷的电子产品使用镍氢电池，其中有些电器产品常需要电池在较高的环境温度下(≥45℃)工作。充放电过程环境温度变化对电池性能产生影响是巨大的。传统镍氢电池在使用温度超过30℃时，其充电效率会随着温度的上升而下降，电池高温下使用性能下降，衰减加速。

随着镍氢电池用途日益广泛，如应急灯、电动工具等。镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍，负极活性物质为储氢合金粉。在充放电过程中会产生气体，由于电池是密闭型结构，需要电池内部气压维持在常压附近，现有的高温镍氢电池的充电效率较差。

技术实现要素：

为了提供一种高温镍氢电池，一方面可加快电池内气体流通，使得电池内部维持常压范围，同时通过对正极物质中添加金属元素，从而提升电池高温条件下充电效率，满足电池高温条件下的使用性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高温镍氢电池，包括钢壳以及设置在壳体内的电芯，所述电芯是由极片、隔膜重叠并卷绕而成，所述负极片上分布若干大孔，所述隔膜上分布有与大孔一一对应的小孔，大孔将小孔完全覆盖，大孔比其覆盖的小孔面积大；钢壳外覆有一层散热石墨片，钢壳、散热石墨片上分布有若干个散热孔；

正极片正极物质包含的添加剂是氟化钙、氧化锌、氢氧化钡的一种或多种与锶元素添加剂组合而成。

根据所述的高温镍氢电池，所述散热孔同时穿透钢壳、散热石墨片。

根据所述的高温镍氢电池，所述大孔、小孔大小相同，呈矩阵均匀分布。

根据所述的高温镍氢电池，小孔直径0.2-1mm。

根据所述的高温镍氢电池，锶元素添加剂是金属锶、氢氧化锶、氧化锶的一种或多种，添加剂中锶元素添加剂占添加剂总量的20w％-50w％。

一种高温镍氢电池制备方法，制备步骤如下，

(1)镍浆制备：粘合剂和纯水混合，打胶2-6h；加入正极活性物质、添加剂和导电剂，搅拌3-5h，制得镍浆，添加剂中锶元素添加剂为氧化锶和氢氧化锶组合物；

(2)涂布干燥：取步骤(1)制得镍浆涂布在正极骨架上，涂层厚度为0.6-0.9mm，涂布完成后置于烘箱内干燥，得到镍基正极；

(3)电池负极片制备：取储氢合金粉末通过上粉机上粉在负极骨架上，然后通过压辊常温辊压，压力为1000-1400mpa，将压合后的负极骨架浸聚四氟乙烯，浸渍后于81-85℃烘干、切片，即得电池负极片；

(4)打孔：电池负极片在打孔机打孔，直径为0.5-2mm；隔膜在打孔机打孔，直径为0.2-1mm。

(5)高温镍氢动力电池的制备：取步骤(2)所得镍正极和步骤(3)所得电池负极片用隔膜卷绕成电芯，装入打孔且带有散热石墨片的钢壳内，焊上盖帽，注入电解液，封口即可。

本发明的优点是:

1通过在正极物质添加剂中添加锶元素添加剂，提升正极氧气反应电位，从而使得正极在高温环境(>45℃)充电效率得到提升至89％以上，满足了高温对使用性能的要求。

2通过在负极片和隔膜上打孔，来实现正极产气可以尽快的被负极所释放，通过钢壳壳体散热孔释放，同时隔膜仍然可以起到隔开正负极的作用，而不会导致电池的短路。

3散热石墨片覆在钢壳壳体外壁，加快热量的传导，钢壳上带有散热孔，加快热量向外散发。

附图说明

图1为本发明高温镍氢电池负极片和隔膜结构示意图。

图2为本发明高温镍氢电池结构示意图。

附图中：1、电芯；2、电池盖帽；3、极耳；4、钢壳；5、散热孔；6、散热石墨片；11、负极片；12大孔；13、隔膜；14、小孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-2所示，一种高温镍氢电池，包括钢壳4以及设置在壳体内的电芯1，所述电芯1是由极片、隔膜重叠并卷绕而成。所述负极片11上分布若干大孔12，所述隔膜13上分布有与大孔12一一对应的小孔14。大孔将小孔完全覆盖，大孔比其覆盖的小孔面积大。正极产气可以尽快的由负极孔释放，通过钢壳壳体散热孔释放，使得电池内部维持常压范围，以此改善镍氢电池的快速充放电过程的高温性能。

钢壳4外覆有一层散热石墨片6，钢壳4、散热石墨片6上分布有若干个散热孔5。所述散热孔同时穿透钢壳、散热石墨片。大孔、小孔大小相同，呈矩阵均匀分布，行距、列距相等，为2-5mm。小孔直径0.2-1mm。钢壳内的热量可以借助散热孔5快速的散热，同时散热石墨片可以加快热力量传递，扩大散热面积。

正极片正极物质包含的添加剂是氟化钙、氧化锌、氢氧化钡的一种或多种与锶元素添加剂组合而成。锶元素添加剂是金属锶、氢氧化锶、氧化锶的一种或多种，添加剂中锶元素添加剂占添加剂总量的20w％-50w％。

实施例1

正极物质的组分及其重量配比如下：

将配置好的各组分加水混合，搅拌均匀，机械填充到正极极板、烘干、滚压至所需的厚度，切成设计的尺寸。取所得镍正极和电池负极片用隔膜卷绕成电芯，装入钢壳内，焊上盖帽，注入电解液，封口。经试验，在高温55℃环境下充电效率为89％。

实施例2

正极物质的组分及其重量配比如下：

将配置好的各组分加水混合，搅拌均匀，机械填充到正极极板、烘干、滚压至所需的厚度，切成设计的尺寸。取所得镍正极和电池负极片用隔膜卷绕成电芯，装入钢壳内，焊上盖帽，注入电解液，封口。经试验，在高温55℃环境下充电效率为92％。

本发明高温镍氢电池制备方法如下：

(1)镍浆制备：2.5-5份粘合剂和35-45份纯水混合，以200r/min转速打胶2-6h；按配方比加入正极活性物质、添加剂和导电剂，搅拌3-5h，制得镍浆，添加剂中锶元素添加剂为氧化锶和氢氧化锶组合物；

(2)涂布干燥：取步骤(1)制得镍浆涂布在正极骨架上，涂层厚度为0.6-0.9mm，涂布完成后置于80-140℃烘箱内干燥半小时左右，得到镍基正极；

(3)电池负极片制备：取储氢合金粉末通过上粉机上粉在负极骨架上，上粉厚度0.4mm，然后通过压辊常温辊压，压力为1000-1400mpa，将压合后的负极骨架浸聚四氟乙烯，浸渍1-4s后，于81-85℃烘干、切片，即得电池负极片；

(4)打孔：按照矩阵排列形式，行距、列距均为5mm，电池负极片在打孔机打孔，直径为2mm；隔膜在打孔机打孔，直径为0.5mm。

(5)高温镍氢动力电池的制备：取步骤(2)所得镍正极和步骤(3)所得电池负极片用隔膜卷绕成电芯，装入打孔且带有散热石墨片的钢壳内，焊上盖帽，注入电解液，封口即可。