專利名稱：：一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及貯氫合金生產(chǎn)和鎳氫電池生產(chǎn)領域，特別是涉及鎳氫電池鎂基負極的制作方法。
背景技術：
：以貯氫合金為基礎發(fā)展起來的鎳氫電池，做為一種新的能源材料得到了廣泛的應用。傳統(tǒng)的鎳氫電池負極一般使用MmNi3.55Coo.75Mm。.4Alo,3合金，容量一般是在300~350mAh/g。這種合金綜合性能比較好，有較合適的容量、放電平臺和壽命，但是隨著便攜式用電器小型化趨勢的加劇，特別是21世紀以來，鎳氫電池的市場由于體積比容量遠低于鋰離子電池，市場被擠壓，發(fā)展空間越來越小，因此將更高容量的含鎂貯氫合金應用于鎳氫電池，提升鎳氫電池的競爭力成為貯氫合金領和貯氫電池研究的熱點。而這其中首當其沖的就是要克服含鎂合金壽命問題，因此解決含鎂合金壽命問題，將含鎂合金應用于貯氫電池一直是貯氫電池研究的重要課題。現(xiàn)在普通的負極電極的前處理一般是在粉末或極片的過程中，其主要的問題是合金在制粉過程中很容易微氧化，形成氧化物，因此需要用熱堿可以去除MmOx和部分Mm形成富鎳層，增加電子在合金表面的轉移能力，減少內(nèi)阻，短期內(nèi)增大部分有效電性能；但其實熱堿處理也會沉淀部分Mm(OH)x在合金表面，這種腐蝕在含鎂貯氫合金中其實更為致命，它會加大內(nèi)阻，減少吸氫元素，特別是Mg的4腐蝕，容量衰減非?？?。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在于提供一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其具有有效的改善鎂基負極壽命，但仍保持較好的克容量的特點，以滿足其應用在電池上壽命需求。為了達成上述目的，本發(fā)明包含以下步驟歩驟l，通過快速凝固法制得0.20.4mm厚的含鎂合金片，其組分滿足MmNiaCobAl"，Mm為La、Ce、Nd、Pr、Y中的一種或一種以上與Mg的混合物，原子比a，b，c滿足3.0《a+b+c《3.6，2.4《a《3.2，0《b《0.6，0.01《c《0.1。步驟2，將步驟1得到的合金片進行熱處理，處理方式在氬氣的保護下，在600900。C進行退火610個小時。歩驟3，將步驟2得到的合金片放在合金粉處理液中進行球磨，合金粉處理液是凝膠電解質，是用超多孔水凝膠和聚乙烯醇中的一種或兩種與氫氧化鋰LiOH、氫氧化鈉NaOH和氫氧化鉀KOH中的一種或一種以上配成的堿液，優(yōu)先選用分子量小的LiOH，OH—的濃度為6.07.5mol/L，超多孔水凝膠或聚乙烯醇的重量占堿液的0.5%~3%。球磨機為可以實現(xiàn)抽真空和充氬氣的真空高能球磨機，注入合金粉處理液后，靠球磨將步驟2的合金片制成過180目篩網(wǎng)的粉末漿料。步驟4，將步驟3的合金粉末漿料濾干，添加占合金粉重量13%鎳粉，調節(jié)水量，漿料干濕重量比控制在7882%之間。歩驟5，將配置好的漿料均勻地涂覆在泡沫鎳或鍍鎳鋼帶上面，烘干并碾壓成工藝要求的尺寸，得到鎳氫電池鎂基負極。將步驟5得到的鎳氫電池鎂基負極和普通的球鎳正極組裝成電池。電池的電解質為凝膠電解質，電解質為Carbopol和PVA中的一種或兩種與LiOH、NaOH和KOH中的一種或一種以上配成的堿液，優(yōu)先選用分子量大的KOH，OH一的濃度為6.0~7.5mol/L，優(yōu)先選用7.5mol/L，超多孔水凝膠或聚乙烯醇的重量占堿液的0.05%0.3%。優(yōu)先選用0.1%。本發(fā)明提供一種凝膠電解質堿液為新型合金粉處理液，其能有效的抑制含鎂合金在電解質中的腐蝕，利用了堿液對離子的擴散阻力大的特點，溶解下來的金屬離子直接電極、電解質表面，阻止了電極表面的金屬離子向電解質的溶解，減緩貯氫的腐蝕速度，有效延長了鎂基合金在電池中的壽命。本發(fā)明的技術效果本發(fā)明提供的方法就是防新鮮表面被氧化，這樣合金中基本沒有MmOx的存在，現(xiàn)有技術中熱堿處理的作用就更退居第二位，同時本發(fā)明采用的合金粉處理液是凝膠電解質，可以有效保護處理Mg不被腐蝕。本發(fā)明克服了鎂基合金在鎳氫電池中抗腐蝕性能差，克容量衰減快的缺點，有效提高了鎂基合金電池的使用壽命，滿足其應用在電池上的需求。下面結合實例對本發(fā)明做進一步的說明。具體實施例方式以下通過舉例說明本發(fā)明情況。A2B7的組分進行配料，通式為LaQ.7QMgQ.3(NiQ.83Coo.15Alo.2)3.3，置于真空感應爐的坩堝中，在抽真空充氬氣保護下進行感應加熱熔煉，合金熔化形成均勻熔體后，澆注在一個內(nèi)通冷卻水的高速旋轉的銅滾上進行快速冷卻，得到厚度小于0.25mm的合金薄片，將得到的薄片放在抽真空充壓氣的正壓井式爐退火，退火工藝為80(TCX6h，得到樣品15。將樣品1按常規(guī)的方法直接制粉過180目的篩網(wǎng)，然后直接碾壓在泡沬鎳上，快速浸丁苯橡膠并烘干，碾壓成厚度為0.25左右的極片，尺寸為118.0X43.5mm，合金粉的上粉量為8.7克，相應的正極裝配成AA2200的電池，電解質為LiOH，NaOH，KOH三元電解質各2.35克，OH一的濃度為7.0mol/L。具體電池參數(shù)如下表。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>將樣品2如樣品1制粉，進行常規(guī)的堿處理(OH—濃度為6.0mol/L)),同樣如同樣品1的方法做成極片，組裝成AA2200的電池，電解質也同樣品1。將樣品3~樣品5如本發(fā)明的前處理方法作成極片將退火后的合金薄片放在處理液中進行球磨，處理液的組成是1.5%超多孔水凝膠1.5%聚乙烯醇:LiOH:NaOH:KOH為3:12:104:123:420;球磨機為改進的真空高能球磨機，可以實現(xiàn)抽真空和充氬氣。球磨出來的漿料過180目篩網(wǎng)，濾千，再添加占合金粉重量3%的鎳粉，調節(jié)水量使得漿料的干濕重量比控制在80%，而后將漿料均勻地涂覆在泡沫鎳上，烘干并碾壓成如樣品l一樣的極片，組裝成AA2200的電池。電解質分別含0.05%，0.01%，和0.15。/。的超多孔水凝膠(美國)的LiOH，NaOH，KOH三元電解質，OH一的濃度為7.0mol/L。將以上述樣品作成的電池，常溫下擱置24個小時，用由計算機控制的擎天BS9380二次電性能檢測設備進行110毫安預充電540分鐘，而后放在45"C烘48個小時后冷卻5個小時，再重新放在擎天BS9380二次電性能檢測設備檢測容量和循環(huán)壽命。設置如下測試溫度為25。C，第一個循環(huán)為440毫安充電6個小時，擱置10分鐘，440毫安放到1.0V，擱置10分鐘。第二個循環(huán)同第一個循環(huán)。三個循環(huán)開始則改變?yōu)?200毫安充電72分鐘，擱置10分鐘，再用2200毫安放到l.OV，反復循環(huán)直至容量衰退到80%。所需循環(huán)次數(shù)即為電池的循環(huán)壽命。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從15號的電池測試可以看出，常規(guī)和傳統(tǒng)堿處理的電池，雖然容量發(fā)揮較好，但是壽命明顯偏短，基本達不到使用要求，而按照本發(fā)明制作的電池，壽命提升了50%左右，基本可以使用，而且上表還可以看出，隨著添加Carbopol量的增加，內(nèi)阻是在上升的，在0.050.1%期間凝膠電解質抗鎂腐蝕為主，上升的內(nèi)阻導致電極片充放電膨脹粉化為次，但是添加量超過0.1%以后內(nèi)阻上升導致電極片充放電膨脹粉化為主，凝膠電解質抗鎂腐蝕為次，這樣反倒使得壽命下降。同理制的6~10號電池，只是第三周開始用0.2充，0.2C放電(440毫安)進行做循環(huán)壽命，截止容量統(tǒng)一取1760毫安時以上，則有表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從610號的電池測試可以看出，按照經(jīng)過本發(fā)明制作出出來的電池在0.2C充放過程中基本在200周左右，最佳值可以達到300周以上，壽命為普通做法的23倍。權利要求1、一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于包含以下步驟步驟1，制得含鎂合金片；步驟2，將步驟1得到的合金片進行熱處理；步驟3，將步驟2得到的合金片放在合金粉處理液中進行球磨，制成粉末漿料；步驟4，將步驟3的合金粉末漿料濾干，添加鎳粉，調節(jié)水量；步驟5，將配置好的漿料均勻地涂覆在泡沫鎳或鍍鎳鋼帶上面，烘干并碾壓成工藝要求的尺寸，得到鎳氫電池鎂基負極。2、如權利要求1所述一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于歩驟1中通過快速凝固法制得0.20.4mm厚的含鎂合金片。3、如權利要求1所述一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于步驟l中制得的含鎂合金片組分滿足MmNiaCobAle，，Mm為La、Ce、Nd、Pr、Y中的一種或一種以上與Mg的混合物，原子比a，b，c滿足3.0《a+b+c《3.6，2.4《a《3.2，0《b《0.6，O.OKcH。4、如權利要求1所述一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于步驟2熱處理方式是在氬氣的保護下，在60090(TC進行退火610個小時。5、如權利要求1所述一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于歩驟3合金粉處理液是凝膠電解質，是用超多孔水凝膠和聚乙烯醇中的一種或兩種與氫氧化鋰LiOH、氫氧化鈉NaOH和氫氧化鉀KOH中的一種或一種以上配成的堿液。6、如權利要求1所述一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于步驟3合金粉處理液OH—的濃度為6.07.5taol/L，超多孔水凝膠或聚乙烯醇的重量占堿液的0.5%~3%。7、如權利要求1所述一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于步驟3球磨機為可以實現(xiàn)抽真空和充氬氣的真空高能球磨機，注入合金粉處理液后，靠球磨將步驟2的合金片制成過180目篩網(wǎng)的粉末漿料。8、如權利要求1所述一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，其特征在于步驟4添加占合金粉重量13%鎳粉，漿料干濕重量比控制在78~82%之間。全文摘要本發(fā)明公開一種鎳氫電池鎂基負極的制作方法，包含以下步驟制得含鎂合金片；將合金片進行熱處理；合金片放在合金粉處理液中進行球磨，制成粉末漿料；合金粉末漿料濾干，添加鎳粉，調節(jié)水量，將配置好的漿料均勻地涂覆在泡沫鎳或鍍鎳鋼帶上面，烘干并碾壓成工藝要求的尺寸，得到鎳氫電池鎂基負極。本發(fā)明鎂基合金的前處理不是在粉末狀態(tài)下完成，而是在鎂基合金快速冷凝退火后，球磨制粉過程中完成，同時它的前處理溶液也有別于現(xiàn)行的堿溶液，本發(fā)明克服了鎂基合金在鎳氫電池中抗腐蝕性能差，容量衰減快的缺點，有效提高了鎂基合金電池的使用壽命。文檔編號B22F9/04GK101540396SQ20091011162公開日2009年9月23日申請日期2009年4月27日優(yōu)先權日2009年4月27日發(fā)明者張永健,蔣義淳,陳躍輝申請人:廈門鎢業(yè)股份有限公司