專利名稱：一種鎳氫電池負(fù)極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬氫化物/鎳(MH/Ni)電池用負(fù)極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
金屬氫化物/鎳(MH/Ni)電池是近年來國內(nèi)外大力研究和發(fā)展的一種堿 性可充電電池，現(xiàn)今在通訊與數(shù)碼產(chǎn)品、電動工具、儀器儀表、玩具等領(lǐng)域 應(yīng)用越來越廣泛，對電池的容量、壽命等方面相應(yīng)地提出了更多的要求，而 現(xiàn)有高容量的鎳氫電池在壽命、儲存性能方面不足表現(xiàn)的更為明顯，因此， 提高容量和壽命的性能研究一直在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行著研究。 目前，實(shí)驗(yàn)室制備金屬氫化物/鎳(MH/Ni)電池負(fù)極通常是將儲氫合金粉和 鎳粉或銅粉以適當(dāng)?shù)谋壤Q量好，然后把儲氫合金粉和鎳粉或銅粉混合均勻， 以泡沫鎳作為骨架，在壓片機(jī)上采用壓片模具用10 MPa的壓力壓片而制得 [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.]，這種方法制備電極費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)原料，并且不能研究儲 氫合金粉的動態(tài)性能，如動態(tài)XRD， SEM等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎳氫電池負(fù)電極的制備方法。本發(fā)明所要解決
的技術(shù)問題是提供一種鎳氫電池的負(fù)極制備方法，在不影響電池其他性能 測試的前提下，使得制備電池負(fù)極省時省力，并且可進(jìn)行動態(tài)微結(jié)構(gòu)與形貌 測試，從而更有利于研究電池負(fù)極材料的性能。該方法便于測試鎳氫電池的 放電容量，循環(huán)壽命，準(zhǔn)動態(tài)XRD和SEM形貌，從而為鎳氫電池性能的測 試提供便利。
本發(fā)明所述合金電極可通過如下方法制備，先稱取一定量的粒徑在200 目一400目的Ni-H電池用負(fù)極的儲氫合金粉，加入以合金粉為基數(shù)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2_5%的乙炔黑并混合均勻，然后加入質(zhì)量百分含量為5%的PVA水 溶液作粘結(jié)劑，攪拌均勻后涂抹于預(yù)先備好的泡沫鎳上，再將泡沫鎳從中部 對疊起來并把泡沫鎳壓緊，點(diǎn)焊上鎳條做極耳。乙炔黑和泡沫鎳均為市售的 做電池的材料。PVA水溶液的配制方法取一定量的聚乙烯醇，在去離子水 中泡約40—50小時，然后邊加熱邊攪拌直至變成粘稠的液體?；蛴盟〉姆?法配制，水浴溫度控制在90 — 10(TC之間。本發(fā)明的特征在于直接用儲氫 合金粉和泡沫鎳做電極而不加鎳粉或銅粉；加少量的乙炔黑做導(dǎo)電劑，且因 乙炔黑在超聲清洗過程中懸浮起來易于去除，所以對XRD， SEM等測試沒 有干擾；加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5^的PVA溶液做粘結(jié)劑，且PVA溶液做粘結(jié)劑 對XRD， SEM等測試沒有干擾；直接用泡沫鎳，把電極壓緊，便于XRD， SEM等測試時可以很容易地從電極上利用超聲振動方法得到極片上的儲氫 合金粉。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，電極制備過程簡單，省時省力(不用壓片)， 省原材料(不用加鎳粉或銅粉)。還可以在不同的循環(huán)次數(shù)下取出儲氫合金粉 來測試XRD (沒有加鎳粉或銅粉做準(zhǔn)動態(tài)XRD時沒有鎳或銅的衍射峰的干 擾)，為研究容量衰減與儲氫合金粉相結(jié)構(gòu)的變化提供實(shí)驗(yàn)條件。


圖l電極制備過程示意圖，(a)泡沫鎳；(b)在泡沫鎳上涂上含乙炔黑 的儲氫合金粉；(c)制成的電極。
圖2本發(fā)明電極與傳統(tǒng)電極的形貌比較，(a)本發(fā)明所制備電極，(b)傳 統(tǒng)電極。
圖3儲氫合金粉Lao.8Mgo.2Ni2.975COo.525用本發(fā)明提供的制備方法制備的
電極(b)分別循環(huán)不同次數(shù)所做的XRD與傳統(tǒng)方法制備的電極(a)循環(huán)100 次做對比
圖4儲氫合金粉La2MgNi9用本發(fā)明提供的方法制備的電極(b)分別循 環(huán)不同次數(shù)所做的XRD與傳統(tǒng)方法制備的電極(a)循環(huán)100次做對比
圖5儲氫合金粉MmNi5用本發(fā)明提供的方法制備的電極(b)分別循環(huán) 不同次數(shù)所做的XRD與傳統(tǒng)方法制備的電極(a)循環(huán)250次做對比
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明實(shí)施例1:
稱取0.3克儲氫合金粉Lao.8Mgo.2Ni2.975Coo.525，加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2%的 乙炔黑作導(dǎo)電劑，并混合均勻，然后加入濃度為5。/。PVA水溶液，攪拌均勻 后抹到泡沫鎳G0mmX40 mm)上，再將泡沫鎳對疊起來把泡沫鎳壓緊，點(diǎn) 焊上鎳條做極耳。在電池測試系統(tǒng)上進(jìn)行電化學(xué)充放電測試，然后分別取不 同的充放電次數(shù)(0， 10, 30, 50, 100, 150和200)進(jìn)行XRD測試，并與傳統(tǒng) 的方法制備的電極作對比，可以看到傳統(tǒng)方法制備的電極循環(huán)后鎳的衍射峰 太強(qiáng)，儲氫合金的衍射峰被掩蓋掉，使儲氫合金循環(huán)微結(jié)構(gòu)的XRD分析無 法進(jìn)行。 實(shí)施例2:
稱取0.4克儲氫合金粉La2MgNi9，加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%乙炔黑并混合均 勻，然后加入濃度為5。/。PVA溶液，攪拌均勻后抹到泡沫鎳(30mmX40mm) 上，再將泡沬鎳對疊起來把泡沫鎳壓緊，點(diǎn)焊上鎳條做極耳。在電池測試系 統(tǒng)上進(jìn)行電化學(xué)充放電測試，然后分別取不同的充放電次數(shù)(O, 10,30, 50, 100, 150和200)進(jìn)行XRD測試，并與傳統(tǒng)的方法制備的電極作對比，可以看到 傳統(tǒng)方法制備的電極循環(huán)后鎳的衍射峰太強(qiáng)，儲氫合金的衍射峰被掩蓋掉， 使儲氫合金循環(huán)微結(jié)構(gòu)的XRD分析無法進(jìn)行。
稱取0.5克儲氫合金粉MmNi5，加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%乙炔黑并混合均勻， 然后加入濃度為5。/。PVA溶液，攪拌均勻后抹到泡沫鎳(30mmX40mm)上， 再將泡沫鎳對疊起來把泡沫鎳壓緊，點(diǎn)焊上鎳條做極耳。在電池測試系統(tǒng)上 進(jìn)行電化學(xué)充放電測試，然后分別取不同的充放電次數(shù)(0, 10, 30, 50, 100, 150,200和250)進(jìn)行XRD測試，并與傳統(tǒng)的方法制備的電極作對比，可以 看到傳統(tǒng)方法制備的電極循環(huán)后鎳的衍射峰太強(qiáng)，儲氫合金的衍射峰被掩蓋 掉，使儲氫合金循環(huán)微結(jié)構(gòu)的XRD分析無法進(jìn)行。
權(quán)利要求
1、一種鎳氫電池負(fù)極的制備方法，其特征在于包括①在儲氫合金粉中加入以儲氫合金粉為基數(shù)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2％-5％的乙炔黑作導(dǎo)電劑，混勻制成混合料；②在步驟①制成的混合料中加入聚乙烯醇溶液作粘結(jié)劑，攪拌均勻后涂抹于預(yù)先裁好的泡沫鎳上；③再將泡沫鎳從中部折疊并壓緊；④在折疊后的泡沫鎳的中部點(diǎn)焊上鎳條，作極耳，制成鎳氫電池的負(fù)極。
2、 按權(quán)利要求1所述的鎳氫電池負(fù)極的制備方法，其特征在于所述的儲 氫合金粉的粒徑為200_400目。
3、 按權(quán)利要求1所述的鎳氫電池負(fù)極的制備方法，其特征在于步驟②中 作粘結(jié)劑用的聚乙烯醇溶液的濃度是質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5。X的聚乙烯醇去離子水 水溶液。
4、 按權(quán)利要求1所述的鎳氫電池負(fù)極的制備方法，其特征在于所述的儲 氫合金粉的組成為Laa8Mgo.2Nio.9Q5Coo.525、 La2MgNi9或NmN"。
5、 按權(quán)利要求1所述的鎳氫電池負(fù)極的制備方法，其特征在于裁好的泡 沫鎳尺寸為30mmX40mm。
6、 按權(quán)利要求1一5中任一項(xiàng)所述的鎳氫電池負(fù)極的制備方法，其特征 在于制備的鎳氫電池負(fù)極經(jīng)多達(dá)200—250次充放電試驗(yàn)后，用超聲振動方法 得到極片上的儲氫合金粉，進(jìn)行XRD測試，無鎳峰或銅峰干擾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎳氫電池負(fù)極的制備方法，包括如下步驟稱取一定量的儲氫合金粉，加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2％-5％的乙炔黑作導(dǎo)電劑后，混合均勻，然后加入濃度為5％PVA溶液，攪拌均勻后涂抹于泡沫鎳上，將泡沫鎳折疊并壓緊，點(diǎn)焊上鎳條即完成極耳的制備。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，電極制備過程簡單，省時省力(不用壓片)，省原材料(不用加鎳粉或銅粉)，還可在不同的循環(huán)次數(shù)下取出合金粉來測試XRD(沒有加鎳粉或銅粉做準(zhǔn)動態(tài)XRD時沒有鎳或銅衍射峰的干擾)，為研究容量衰減與合金粉動態(tài)微結(jié)構(gòu)的變化提供了實(shí)驗(yàn)條件。
文檔編號H01M4/26GK101304087SQ200810038898
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者何丹農(nóng), 睿 劉, 李志林, 王潤博, 盛小海, 程利芳, 黃鐵生 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所;上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司