专利名称：镍氢电池制作新工艺的制作方法
镍氢电池制作新工艺属于镍氢电池生产技术。
随着人们对化学电源的需求逐步增加，传统的化学电源给环境带来的污染问题日益受到重视，急需开发无污染、高比能量的新化学电源体系。镍氢电池作为一种新型高性能的绿色电池，具有材料新、能量高、无镉、铅重金属污染和无记忆效应的特点，显示极大的市场容量和广阔的产业化前景，成为传统镍镉电池的替代产品而受到了人们的极大关注，因此提高镍氢电池的性能是当务之急。降低电池内压则是全面提高镍氢电池性能的关键问题之一，在镍氢电池活化初期及大倍率放电时因负极放氢，正极放氧造成内压急剧升高。内压升高又使得电池喷、爬碱，影响了成品率的提高，内压升高，安全阀开启，电解液中的水所电解的氢和氧逸出，致使电解液逐渐干涸，容量下降，寿命迅速变短。因此有效控制电池内压是提高电池容量，改进电池寿命特性的最重要的措施之一。目前镍氢电池制作工艺一般是封口后立即进行几次小电流充放，再进行容量筛选，这种工艺活化所需充放电时间较长，约60h左右。
降低电池内压主要是改进阴极贮氢合金负极的消氧机能。在过充时正极所产生的氧扩散到负极表面，在阴极贮氢合金表面上的由于强碱性电解质溶液的作用而偏析出的镍原子蔟的催化作用下，与阴极贮氢合金中的原子氢反应，重新化合成水。在较高的温度下使强碱性电解质溶液与合金作用，可使合金表面迅速形成具有足够厚度的高催化活性的表面层，从而大大提高贮氢合金负极的消氧机能。对阴极贮氢合金热碱处理有人采取如下两种方式(1)合金粉的热碱处理；(2)卷绕入壳后电极组的热碱处理。当采用合金粉的热碱处理时，其后要经过洗涤、过滤、和浆、涂片、烘干、压片等工艺，需严格避免合金粉在高温下与空气接触，造成工艺设备复杂。当采用卷绕入壳后电极组的热碱处理，该过程当中容易造成电极极片机械强度变差并造成短路，碱液量不易控制，劳动强度大，生产危险性强等。当前最先进镍氢电池的生产工艺是将电池封口后，经过一个循环的小电流充放，在室温及45℃下各静置一周，进行自然及低温活化，然后进行容量筛选。全程需16-17天，工艺生产周期长，需要改进。
本发明的目的是为了降低电池内压并大幅度缩短生产周期提供一种封口后电池热处理的新生产工艺，从而使电池的空间利用率及电池容量得以提高，并延长电池寿命，简化工艺，减小劳动强度，提高成品率加强安全生产，提高镍氢电池的综合性能和经济效益。
本发明的内容是这样实现的将泡沫镍NiOOH正极(40mm×80mm，6.9g)、泡沫镍AB5型Mm-Ni-Co-Mn-Al合金负极(40mm×110mm，9.5g)卷绕、入壳、注入2.6g 6NKOH+0.5NLiOH碱液，点焊封口。将封口后的镍氢电池在烘箱中大约45-100℃的温度下处理大约1-24h(镍氢电池所使用的电解液为6NKOH+0.5NLiOH)，然后经过一个循环的小电流充放及容量筛选，即可完成电池全部制作过程。电池经化成并测定容量-循环次数曲线后，并用自制电池内压测试系统测定过充(Ic＝1A)电池内压曲线。未经热处理的电池以下简称未处理电池。
图1为未处理电池与不同温度下处理12h电池过充(Ic＝1A)内压测试曲线的比较图。
在图1中A线表示未处理电池内压测试曲线；B线表示处理温度为60℃的电池内压测试曲线；C线表示处理温度为80℃的电池内压测试曲线；D线表示处理温度为90℃的电池内压测试曲线；E线表示处理温度为100℃的电池内压测试曲线。未处理电池内压急剧上升，处理后的电池内压上升缓慢并出现平台。
图2为未处理电池与不同温度下处理12h电池容量—循环次数曲线的比较图。
在图2中A线表示未处理电池容量—循环次数曲线；B线表示处理温度为60℃电池容量—循环次数曲线；C线表示处理温度为80℃电池容量—循坏次数曲线；D线表示处理温度为90℃电池容量—循环次数曲线；E线表示处理温度为100℃电池容量—循环次数曲线。处理电池与来处理电池相比电池容量变化不大，仅约低2％。
图3为本发明处理电池在60℃下不同处理时间电池过充(Ic＝1A)内压测试曲线的比较图。
在图3中A线表示未处理电池内压测试曲线；B1线表示处理时间为12h的电池内压测试曲线；B2线表示处理时间18h的电池内压测试曲线；B3线表示处理时间24h的电池内压测试曲线；B4线表示处理时间18h的电池内压测试曲线。未处理电池内压急剧上升，处理后的电池内压上升缓慢并出现平台，经24h处理的电池内压平台最低。
图4为本发明处理电池在80℃下不同处理时间电池过充(Ic＝1A)内压测试曲线的比较图，在图4中A线表示未处理电池内压测试曲线；C1线表示处理时间为4h的电池内压测试曲线；C2线表示处理时间12h的电池内压测试曲线；C3线表示处理时间24h的电池内压测试曲线。未处理电池内压急剧上升，处理后的电池内压上升缓慢并出现平台，经12h处理后的电池内压平台最低。
本发明提供的镍氢电池制作新工艺不仅可有效降低在大倍率充电时电池内压，而且还能大大缩短活化周期，克服了现在镍氢电池内压高及活化时间长的缺点。该工艺在有效降低大倍率充电电池内压的同时，还有利于提高电极的使用空间，增大电池容量，延长电池寿命，简化工艺，减小劳动强度，提高成品率，加强安全生产，而且还能大大缩短生产周期。因此本镍氢电池制作新工艺简单而卓有成效地改进了镍氢电池的综合性能，大大提高了其经济效益，是对当前镍氢电池生产的重大改进。
实施例1将泡沫镍正极(40mm×80mm，6.9g)、泡沫镍负极(40mm×110mm，9.5g)卷绕、入壳、注入2.6g6NKOH+0.5NLiOH碱液，电焊封口。取6支电池分别在烘箱中于45℃、60℃、80℃、90℃、100℃下处理12h。电池化成为0.1C充12h，0.2C放至1.0V；0.2C充6.5h，0.2C放至1.0V；0.2C充6h，0.2C放至1.0V；0.3C充4.33h，0.2C放至1.0V；0.3C充5h，0.2C放至1.0V，最后一个循环为容量筛选。不同处理温度下电池过充(Ic＝1A)内压测试曲线见图1。由图1可以看到，经过大于60℃的12h热处理，电池内压曲线出现平台，平台压力值小于1.1MPa，在充电2h后压力值小于0.9MPa。该试验中的1-5循环的容量值见图2。由图可知，电池经高温处理，容量损失仅约为2％。
实施例2用与实施例1相同的方法制作电池。取6支电池在烘箱中于60℃处理12h、18h、24h、48h。电池化成及容量筛选与实施例1相同。不同处理时间下电池过充(Ic＝1A)内压测试曲线见图3，处理时间长于24h，电池过充内压曲线出现平台。
实施例3用与实施例1相同的方法制作电池。取6支电池在烘箱中于80℃处理4h、12h、24h。电池化成及容量筛选为0.1C充12h，0.1C放8h；0.3C充5h，0.2C放至1.0V。不同处理时间下电池过充(Ic＝1A)内压测试曲线见图4，处理时间为4h时，电池过充内压曲线已经出现平台。处理时间为12h时，电池过充内压曲线平台仅为0.75MPa。与实施例1相比，在本实施例中活化周期由4次变成1次，AA型电池经过一次活化后，容量即可达到1300mAh，1A充放容量可达1150mAh，活化时间缩短了60％，活化采用恒流放电从而简化设备，十分有利于规摸生产。
权利要求
1.镍氢电池制作新工艺要经过电极卷绕、入壳点焊、注液封口、充放循环、容量筛选等过程，其特征在于电池制作过程是先将封口后的镍氢电池在45-100℃的温度下处理1-24h后，然后经过一次小电流充放及容量筛选。
全文摘要
镍氢电池制作新工艺属于镍氢电池生产技术。本发明提供的镍氢电池制作新工艺是将使用封口化成工艺的镍氢电池在45—100℃的温度下处理1—24h,然后进行一次小电流充放和容量筛选。本发明解决了使用封口化成工艺的镍氢电池在活化初期及大倍率充电时内压过高造成电池喷、爬碱,容量下降,寿命变短,安全性差及化成时间较长的问题,显著提高了电池的综合性能。
文档编号H01M10/30GK1180939SQ9612009
公开日1998年5月6日 申请日期1996年10月18日 优先权日1996年10月18日
发明者闫德意, 程骞, 谷强, 崔涛, 黄进清, 虞和元 申请人:莫比亚斯绿色能源有限公司, 天津师范大学