本發(fā)明涉及含有某些電解質(zhì)組合物的金屬氫化物(mh)電池。
政府支持聲明
本發(fā)明是由高級(jí)研究計(jì)劃署能源公司在強(qiáng)大的可負(fù)擔(dān)下一代ev存儲(chǔ)工程(range)授予的de-ar0000386下的政府支持下進(jìn)行的。政府對(duì)本發(fā)明有一定的權(quán)利。
背景
通過(guò)優(yōu)化電極而優(yōu)化金屬氫化物電池的電化學(xué)性能和循環(huán)壽命取得了很大進(jìn)展。金屬氫化物電池的電解質(zhì)目前為30重量％koh水溶液。koh水溶液對(duì)許多陽(yáng)極材料具有腐蝕性。本發(fā)明的重點(diǎn)是用于金屬氫化物電池的改進(jìn)的電解質(zhì)。
概要
公開(kāi)了一種金屬氫化物電池(電池)，其包含至少一個(gè)包含活性陽(yáng)極材料的負(fù)極、至少一個(gè)包含活性陰極材料的正極、具有所述電極位于其中的殼體和電解質(zhì)組合物，其中
電解質(zhì)組合物包含含有一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的化合物的水溶液，
當(dāng)用6mkoh水溶液替代電解質(zhì)組合物時(shí)，電池中陽(yáng)極材料的降解是相同電池中相同陽(yáng)極材料降解的≤95％，
電解質(zhì)組合物的電導(dǎo)率為6mkoh水溶液的≥50％，且其中
當(dāng)電解質(zhì)組合物包含koh時(shí)，組合物還包含一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的其它化合物。
還公開(kāi)了一種金屬氫化物電池，其包含至少一個(gè)包含活性陽(yáng)極材料的負(fù)極、至少一個(gè)包含活性陰極材料的正極、具有所述電極位于其中的殼體和電解質(zhì)組合物，其中
陽(yáng)極材料包含mg，
電解質(zhì)組合物包含含有一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的化合物的水溶液，其中
當(dāng)電解質(zhì)組合物包含koh時(shí)，組合物還包含一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的其它化合物。
詳細(xì)內(nèi)容
電解質(zhì)組合物可用于金屬氫化物電池(金屬氫化物電池)中。金屬氫化物電池包含至少一個(gè)負(fù)極、至少一個(gè)正極、具有所述電極位于其中的殼體和與電極接觸的電解質(zhì)組合物。
負(fù)極(陽(yáng)極材料)的活性材料包含能夠儲(chǔ)存氫的abx型合金，其中x為約0.5至約5。a為氫化物形成元素，b為弱或非氫化物形成元素。該合金能夠可逆地吸收和解吸氫。
abx型合金是例如以下類別(簡(jiǎn)單實(shí)例)：ab(hfni、tife、tini)、ab2(mn2zr、tife2)、a2b(hf2fe、mg2ni)、ab3(ndco3、gdfe3)、a2b7(pr2,ni7、ce2co7)和ab5(lani5、ceni5)。
例如，陽(yáng)極活性材料包含zr、mn、v、fe和ni；zr、mn、v、co和ni；ti、v和ni；la和ni；ti、zr、ni、cr和一種或多種選自由al、si、v、mn、fe、co、cu、nb、ag和pd組成的組的元素；zr、mo和ni；或鑭系金屬和至少一種選自ni和co的金屬。
陽(yáng)極材料可以包含無(wú)序多組分材料，其包含一種或多種選自由v、zr、nb、la、si、ca、sc、mg、ti和y組成的組的主體元素和一種或多種選自由cu、mn、c、fe、ni、al、co、mo、w、ti、li和re組成的組的改性劑元素。主體元素通常為氫化物形成物。例如，主體基質(zhì)是ti、mg和v中的一種或多種，改性劑包含ni、cu、fe和al中的一種或多種。這種無(wú)序材料在美國(guó)專利第4,623,597號(hào)中有教導(dǎo)。
陽(yáng)極材料可以包含含有v、ti、zr和ni或者v、ti、zr、ni和cr及一種或多種選自由al、mn、mo、cu、w、fe和co組成的組的改性元素的多組分多相合金。這種多相材料在美國(guó)專利第5,096,667號(hào)中有教導(dǎo)。
陽(yáng)極材料可以包含含有(基體合金)acobmncfedsne的無(wú)序材料，其中基體合金包含0.1至60原子百分?jǐn)?shù)(原子％)的ti，0.1至40原子％的zr，0至60原子％的v，0.1至57原子％的ni，以及0至56原子％的cr；b為0至7.5原子％，c為13至17原子％，d為0至3.5原子％，e為0至1.5原子％，其中a、b、c、d和e等于100原子％。這種合金公開(kāi)在美國(guó)專利第5,536,591號(hào)中。
陽(yáng)極活性材料是例如lani5型合金、改性lani5型合金、tini型合金或改性tini型合金。例如，陽(yáng)極活性材料包含一種或多種選自由ti、v和zr組成的組的元素和一種或多種選自由ni、cr、co、mn、mo、nb、fe、al、mg、cu、sn、ag、zn和pd組成的組的元素；或者陽(yáng)極活性材料包含一種或多種選自由sc、y、la、ce、pr、nd、sm和mm組成的組的元素，和一種或多種選自由ni、cr、co、mn、fe、cu、sn、al、si、b、mo、v、nb、ta、zn、zr、ti、hf和w組成的組的元素。這樣的合金還可以包含一種或多種選自由al、b、c、si、p、s、bi、in和sb組成的組的玻璃形成元素。這種材料有利地是具有大于1.2e23/cc或大于1.5e23/cc的儲(chǔ)氫位密度的無(wú)序多組分材料。這種材料公開(kāi)在美國(guó)專利第5,840,440號(hào)中。
陽(yáng)極材料可以包含含有(基體合金)acobfecaldsne的改性ti-v-zr-ni-mn-cr合金，其中基體合金包含0.1至60原子％的ti，0.1至40原子％的zr，0至60原子％的v，0.1至57原子％的ni，5至22原子％的mn和0至56原子％的cr，b為0.1至10原子％，c為0至3.5原子％，d為0.1至10原子％，e為0.1至3原子％。合適的材料在美國(guó)專利第6,270,719號(hào)中有教導(dǎo)。
合適的陽(yáng)極材料可以包含ab2型合金，例如包含2至5原子％的zr，26至33原子％的ti，7至13原子％的v，8至20原子％的cr，36至42原子％的mn以及1至6原子％ni、2至6原子％fe和0.1至2原子％al中的一種或多種的改性timn2合金。合金還可以含有高達(dá)1原子％的mm。例如zr3.63ti29.8v8.82cr9.85mn39.5ni2.0fe5.0al1.0mm0.4；zr3.6ti29.0v8.9cr10.1mn40.1ni2.0fe5.1al1.2；zr3.6ti28.3v8.8cr10.0mn40.7ni1.9fe5.1al1.6和zr1ti33v12.54cr15mn36fe2.25al0.21。這種合金公開(kāi)在美國(guó)專利第6,536,487號(hào)中。
合適的陽(yáng)極材料可以包含合金，其中a5b19型結(jié)構(gòu)是40原子％或更多的式laar1-a-bmgbnic-d-e合金，其中0≤a≤0.5原子％，0.1≤b≤0.2原子％，3.7≤c≤3.9原子％，0.1≤d≤0.3，0≤d≤0.2。這些合金例如在美國(guó)專利no.7,829,220中有教導(dǎo)。
陽(yáng)極材料可以包含至少含有ni和稀土的吸氫合金顆粒。顆粒可以具有表面層和內(nèi)部，其中表面層的鎳含量大于內(nèi)部，并且表面層中存在尺寸為10nm至50nm的鎳顆粒。該材料可以包含合金ln1-xmgxnia-b-calbzc，其中l(wèi)n是一種或多種稀土元素，z是zr、v、bn、ta、cr、mo、mn、fe、co、ga、zn、sn、in、cu、si、p和b中的一種或多種，0.05≤x≤0.3原子％，2.8≤a≤3.9原子％，0.05≤b≤0.25原子％，0.01≤c≤0.25。這些材料例如在美國(guó)專利no.8,053,114中有教導(dǎo)。
陽(yáng)極材料可以包含具有至少包含a2b7型結(jié)構(gòu)和a5b19型結(jié)構(gòu)的多相的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和具有大于本體的鎳含量的表面層。合金可以具有式ln1-xmgxniy-a-balamb，其中l(wèi)n是一種或多種包含y的稀土，m是co、mn和zn中的一種或多種，其中0.1≤x≤0.2原子％，3.5≤y≤3.9原子％，0.1≤a≤0.3原子％，0≤b≤0.2。這種材料公開(kāi)在美國(guó)專利no.8,124,281號(hào)中。
陽(yáng)極材料可以包含式ln1-xmgx(ni1-yty)z的儲(chǔ)氫合金，其中l(wèi)n是鑭系元素、ca、sr、sc、y、ti、zr和hf中的一種或多種，t是一種或多種選自v、nb、ta、cr、mo、mn、fe、co、al、ga、zn、sn、in、cu、si、p和b的元素，其中0<x≤1原子％，0≤y≤0.5原子％，2.5≤z≤4.5原子％。合適的合金在美國(guó)專利no.8,257,862中有教導(dǎo)。
陽(yáng)極材料可以包含la、nd、mg、ni和al；la、nd、mg、ni、al和co；la、pr、nd、mg、ni和al或la、ce、pr、nd、ni、al、co和mn，如美國(guó)專利no.8,409,753中教導(dǎo)的。通過(guò)將各元素混合，在高頻感應(yīng)爐中在氬氣下加熱以熔融并冷卻以形成錠子來(lái)制備合金。
陽(yáng)極材料可以包含含有ab2型主相和第二相的多相合金。材料用改性劑元素改性。例如，合金包含ti、zr、b、ni和改性劑。改性劑可以是輕質(zhì)稀土如y。該合金可以是式tiazrb-xyxvcnidme，其中a、b、c和d各自大于0且小于或等于50原子％，x大于0且小于或等于4原子％，m為選自co、cr、sn、al和mn的一種或多種金屬，e為0至30原子％。這些材料例如在美國(guó)公開(kāi)no.2013/0277607中有教導(dǎo)。
陽(yáng)極材料可以包含改性的a2b7型儲(chǔ)氫合金。例如axby合金，其中a包含至少一種稀土元素并且還包含mg；b至少包含ni，且x與y的原子比為1:2至1:5，例如1:3至1:4。該合金可以由選自由b、co、cu、fe、cr和mn組成的組中的一種或多種元素改性。ni與改性劑的原子比可以為50:1至200:1。稀土包含la、ce、nd、pr和mm。稀土與mg的原子比可以為5:1至6:1。b元素還可以包含其中ni與al的原子比可以為30:1至40:1的al。合金的表面可以包含負(fù)載在多孔氧化物載體基體中的催化金屬區(qū)域。催化金屬區(qū)域可以是ni或ni合金。
陽(yáng)極材料可以是abx高容量?jī)?chǔ)氫合金，其中x為約0.5至約5，其放電容量≥400mah/g、≥425mah/g、≥450mah/g或≥475mah/g。
陽(yáng)極材料例如是含有鎂(mg)的高容量mh合金，例如含有mg和ni的ab、ab2或a2b型合金。例如，目前的陽(yáng)極材料是mgni、mgni2或mg2ni。這種含mg和ni的合金可以通過(guò)一種或多種選自由稀土元素和過(guò)渡金屬組成的組的元素來(lái)改性。例如，含有mg和ni的陽(yáng)極材料可以通過(guò)一種或多種選自由co、mn、al、fe、cu、mo、w、cr、v、ti、zr、sn、th、si、zn、li、cd、na、pb、la、ce、pr、nd、mm、pd、pt、nb、sc和ca組成的組的元素改性。
例如，合適的陽(yáng)極材料包含mg和ni以及任選的一種或多種選自由co、mn、al、fe、cu、mo、w、cr、v、ti、zr、sn、th、si、zn、li、cd、na、pb、la、ce、pr、nd、mm、pd、pt、nb、sc和ca組成的組的元素。
mm是“mischmetal”。mischmetal是稀土元素的混合物。例如，mm是含有l(wèi)a、nd和pr的混合物，例如含有ce、la、nd和pr。
含鎂mh合金在30重量％(wt％)koh電解質(zhì)中特別容易腐蝕。
例如，合適的mh合金包含mgni、mg0.8ti0.2ni、mg0.7ti0.3ni、mg0.9ti0.1ni、mg0.8zr0.2ni、mg0.7ti0.225la0.075ni、mg0.8al0.2ni、mg0.9ti0.1ni、mg0.9ti0.1nial0.05、mg0.08pd0.2ni、mg0.09ti0.1nial0.05、mg0.09ti0.1nial0.05pd0.1、mg50ni45pd5、mg0.85ti0.15ni1.0、mg0.95ti0.15ni0.9、mg2ni、mg2.0ni0.6co0.4、mg2ni0.6mn0.4、mg2ni0.7cu0.3、mg0.8la0.2ni、mg2.0co0.1ni、mg2.1cr0.1ni、mg2.0nb0.1ni、mg2.0ti0.1ni、mg2.0v0.1ni、mg1.3al0.7ni、mg1.5ti0.5ni、mg1.5ti0.3zr0.1al0.1ni、mg1.75al0.25ni和(mgal)2ni、mg1.70al0.3ni。
例如，本發(fā)明的陽(yáng)極材料是mg和ni的原子比為約1:2至約2:1的合金，其可以由選自由co、mn、al、fe、cu、mo、w、cr、v、ti、zr、sn、th、si、zn、li、cd、na、pb、la、ce、pr、nd、mm、pd、pt、nb、sc和ca組成的組的一種或多種元素改性。該一種或多種改性元素可以以基于總合金為約0.1至約30原子百分?jǐn)?shù)(原子％)或約0.25至約15原子％或約0.5、約1、約2、約3、約4或約5原子％至約15原子％存在。mg與ni的原子比例如為約1:1。因此，mg和ni一起可以以基于改性合金中的總合金為約70原子％至約99.9原子％存在。mg-ni合金可以是未改性的，其中mg和ni一起以100原子％存在。
合適的陽(yáng)極材料包含原子比為約1:2至約2:1的mg和ni，其中mg和ni一起以基于總合金為≥70原子％的含量存在。
合適的陽(yáng)極材料是例如包含≥20原子％mg的合金。
合適的陽(yáng)極材料可以包含原子比為約1:2至約2:1的mg和ni，并且還包含co和/或mn。合適的陽(yáng)極材料是例如mg52ni39co6mn3和mg52ni39co3mn6。
合適的高容量陽(yáng)極材料例如公開(kāi)在美國(guó)專利no.5,616,432和5,506,069號(hào)中。
合金可以通過(guò)熔融紡絲快速固化和/或機(jī)械合金化形成。其他方法包含rf濺射、激光燒蝕。
正極(陰極材料)的活性材料參與充放電反應(yīng)。活性材料是例如氫氧化鎳活性材料，即氫氧化鎳或改性氫氧化鎳。
陰極材料可以包含具有至少一種改性劑的多相無(wú)序氫氧化鎳材料。所述至少一種改性劑是例如金屬、金屬氧化物、金屬氧化物合金、金屬氫化物和/或金屬氫化物合金。例如，改性劑是選自由al、ba、ca、f、k、li、mg、na、sr、bi、co、cr、cu、fe、in、lah3、mn、ru、sb、sn、tih2、tio和zn組成的組的一種或多種組分。這種材料在美國(guó)專利第5,348,822號(hào)中有教導(dǎo)。
合適的陰極材料可以包含無(wú)序的多相氫氧化鎳基體，其包含至少一種改性劑，例如3種改性劑，選自f、li、na、k、mg、ba、ln、se、nd、pr、y、co、zn、al、cr、mn、fe、cu、zn、sc、sn、sb、te、bi、ru和pb。合適的陰極材料例如在美國(guó)專利第5,637,423號(hào)中有教導(dǎo)。
陰極材料可以包含用一種或多種ii族元素改性的氫氧化鎳和固溶態(tài)的co。這種材料在美國(guó)專利第5,366,831號(hào)中有教導(dǎo)。
陰極活性材料可包含氫氧化鎳和選自由鈷、氫氧化鈷和氧化鈷組成的組的一種或多種組分和碳粉末。陰極材料還可以包含ca、sr、ba、cu、ag或y的化合物，例如ca(oh)2、cao、caf2、cas、caso4、casi2o5、cac2o4、cawo4、srco3、sr(oh)2、bao、cu2o、ag2o、y2(co3)3或y2o3。合適的陰極材料例如在美國(guó)專利第5,451,475號(hào)中有教導(dǎo)。
陰極活性材料可包含金屬氧化物和co、ca、ag、mn、zn、v、sb、cd、y、sr、ba中的一種或多種和ca、sr、ba、sb、y或zn的氧化物。金屬氧化物例如是氧化鎳和/或氧化錳。這種活性材料在美國(guó)專利第5,455,125號(hào)中有教導(dǎo)。
陰極材料可以含有氫氧化鎳和選自由y、in、sb、ba和be和co和/或ca組成的組的另外的組分。這種材料公開(kāi)在美國(guó)專利第5,466,543號(hào)中。
陰極材料可以通過(guò)使硫酸鎳和氫氧化銨反應(yīng)以形成鎳銨絡(luò)合物；然后使該絡(luò)合物與氫氧化鈉反應(yīng)形成氫氧化鎳來(lái)制備。該方法可提供包含co、zn和cd中的一種或多種的氫氧化鎳。這些材料例如在美國(guó)專利第5,498,403號(hào)中有教導(dǎo)。
陰極活性材料可以包含氫氧化鎳和羥氧化鈷，如美國(guó)專利第5,489,314號(hào)中教導(dǎo)的。
陰極材料可以包含氫氧化鎳、一氧化碳和元素鋅，如美國(guó)專利第5,506,070號(hào)中教導(dǎo)的。
陰極材料可以包含氫氧化鎳、鎳粉、第二粉末以及鈷、氫氧化鈷和氧化鈷中的至少一種。第二粉末含有ca、sr、ba、cu、ag和y中的一種或多種。這種材料在美國(guó)專利第5,571,636號(hào)中有教導(dǎo)。
陰極活性材料可以包含導(dǎo)電材料至少部分地嵌入其中的氫氧化鎳或氫氧化錳的顆粒。導(dǎo)電材料可以是例如鎳、鎳合金、銅、銅合金；金屬氧化物、氮化物、碳化物、硅化物或硼化物；或碳(石墨)。這些材料公開(kāi)在例如美國(guó)專利第6,177,213號(hào)中。
陰極材料可以包含含有選自由al、bi、ca、co、cr、cu、fe、in、la、稀土、mg、mn、ru、sb、sn、ti、ba、si、sr和zn組成的組的至少三種改性劑的氫氧化鎳顆粒。例如，氫氧化鎳顆粒可以含有至少四種改性劑，例如ca、co、mg和zn。這種材料公開(kāi)在美國(guó)專利no.6,228,535中。
正極例如包含氫氧化鎳和碳材料如石墨。正極還可以包含聚合物粘合劑。聚合物粘合劑是例如熱塑性有機(jī)聚合物，例如選自由聚乙烯醇(pva)、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚環(huán)氧丁烷、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯(ptfe)、氟化乙烯丙烯(fep)、全氟烷氧基(pfa)、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基異丁基醚、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸乙酯、乙酸烯丙酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚甲醛、聚氧乙烯、多環(huán)硫醚、聚二甲基硅氧烷、聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚酰胺組成的組。上述的共混物和共聚物也是合適的。聚合物粘合劑也可以是彈性體或橡膠，例如苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-丙烯腈-丁二烯-丙烯酸甲酯共聚物。合適的活性材料例如在美國(guó)專利no.6,617,072中有教導(dǎo)。
陰極活性材料可以含有氫氧化鎳和羥氧化鎳，如美國(guó)專利第7,396,379號(hào)中教導(dǎo)的。
通常，陰極活性材料顆粒形成在燒結(jié)或漿化的(pasted)電極中。漿化的電極可以通過(guò)將材料與各種添加劑和/或粘合劑混合并將漿料施加到導(dǎo)電性載體上而制成。優(yōu)選地，將一種或多種鈷添加劑加入到漿化的電極中。鈷添加劑可以包含co和/或coo以增強(qiáng)導(dǎo)電性、提高利用率并降低正極的電阻。
通常，陰極活性材料是氫氧化鎳或改性氫氧化鎳。改性氫氧化鎳可以含有一種或多種改性劑，例如co、cd、ag、v、sb、ca、mg、al、bi、cr、cu、fe、in、稀土、mn、ru、sn、ti、ba、si、sr或zn。合適的改性氫氧化鎳是(ni,co,zn)(oh)2，例如以球形粉末的形式。在改性的鎳氫氧化物中，鎳通常以基于金屬為≥80原子％、例如≥90原子％的水平存在。
例如，mh電池包含至少一個(gè)負(fù)極，其包含能夠可逆地儲(chǔ)存氫的abx型合金，并且包含至少一個(gè)包含氫氧化鎳或改性氫氧化鎳活性材料的正極。
可以存在隔片，其將負(fù)極與正極分離。隔片是例如天然或合成纖維的非織造網(wǎng)。天然纖維包含棉花。合成纖維包含聚酰胺、聚酯、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、pp/pe共聚物、聚四氟乙烯(ptfe)、聚氯乙烯和玻璃。
電解質(zhì)組合物包含含有一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的化合物的水溶液。
金屬氫氧化物和氧化物/氫氧化物含有選自由過(guò)渡金屬、稀土金屬、堿土金屬、堿金屬、過(guò)渡后金屬和準(zhǔn)金屬組成的組的金屬。
過(guò)渡金屬包含ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、zr、hf、w、au、ag和pt。
稀土金屬包含sc、y、la和鑭系元素。
堿土金屬包含be、mg、ca、ba和sr。
堿金屬包含na、k、rb、cs和li。
過(guò)渡后金屬包含al、ga、in、bi、pb和sn。
準(zhǔn)金屬包含ge、as、sb和te。
實(shí)例包含氫氧化鈦、氫氧化鎳、氫氧化釔、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鋁和氫氧化銻。
實(shí)例還包含氫氧化鈹、氫氧化鋁、氫氧化鈧、氫氧化釩、氫氧化鉻、氫氧化鐵、氫氧化鈷、氫氧化銅、氫氧化鋅、氫氧化鎵、氫氧化鍺、氫氧化砷、氫氧化鋯、氫氧化銀、氫氧化銦、氫氧化錫、氫氧化金、氫氧化鉛和氫氧化鉍。
許多存在的金屬氫氧化物和金屬氧化物/氫氧化物有利地一起應(yīng)用于強(qiáng)堿如koh或naoh的水溶液中。
如果電解質(zhì)組合物包含koh，則組合物包含一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的其它化合物。
金屬氧化物-氫氧化物包含alo(oh)、nio(oh)和feo(oh)。
銨離子是式+nr1r2r3r4的陽(yáng)離子，其中r1、r2、r3和r4選自氫和烴基，或者r1-r4中的兩個(gè)一起為亞烴基或r1-r4中的三個(gè)一起為亞烴基。當(dāng)r1-r4中的一個(gè)或多個(gè)是氫時(shí)，銨離子是質(zhì)子的。當(dāng)所有四個(gè)r1-r4是烴基或亞烴基時(shí)，銨離子是非質(zhì)子的。
銨離子還包含式r1r2n-+nr3r4r5的
銨離子還包含式ho-n+r1r2r3的羥銨陽(yáng)離子，其中r1、r2和r3選自氫和烴基，或者r1-r3中的兩個(gè)一起是亞烴基。
烴基是用碳原子與陽(yáng)離子氮結(jié)合的任何烴基基團(tuán)。亞烴基是烴基的成環(huán)形式。
烴基是例如烷基、烯基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、芳基或芳烷基、其可以被一個(gè)或多個(gè)選自由鹵素、羥基、c1-c4烷氧基、硫代、c1-c4烷硫基、氨基、c1-c4烷基氨基、二-c1-c4烷基氨基、硝基、氰基、-cooh和-coo-組成的組的基團(tuán)取代。烴基也可以被選自由-o-、-s-、-nh-和-n(c1-c4烷基)-組成的組的一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)中斷。烴基可以被一個(gè)或多個(gè)所述基團(tuán)取代并被一個(gè)或多個(gè)所述基團(tuán)中斷。例如烷基、烯基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、芳基或芳烷基可以被一至三個(gè)選自由氯、羥基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、硫代、甲硫基、甲基氨基、乙基氨基、丙基氨基、丁基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基、二丁基氨基、-cooh、-coo-、氰基和硝基組成的組的基團(tuán)取代，和/或可以被一至三個(gè)選自由-o-、-s-、-nh-和
-n(c1-c4烷基)-組成的組的基團(tuán)中斷。
烴基還包含聚乙二醇和聚丙二醇，例如r'(oc2h4)n-或r'(oc3h6)n-，其中r'是氫或烷基，n是1至50的整數(shù)，例如1至40、1至30或1至20，例如1至10。
當(dāng)r1-r5中的兩個(gè)或三個(gè)一起是亞烴基時(shí)，這意味著它們與n原子一起形成雜環(huán)。該環(huán)例如為5-或6-元環(huán)。雜環(huán)可以含有另外的雜原子，并且可以是飽和或不飽和的。亞烴基是例如–(ch2)4-、-(ch2)5-、-(ch3)n-ch＝c(ch3)-ch＝、＝ch-ch＝ch-ch＝ch-、＝c(ch3)-c＝ch-ch＝ch-、＝c-c(ch3)＝ch-ch＝ch-、＝c-ch＝c(ch3)-ch＝ch-、-ch＝ch-ch＝ch-、
-ch2＝ch-ch2-ch2-、-ch＝ch-n＝ch-、-ch2ch2nhch2ch2-、-ch2-ch2-n＝ch-、-ch2-ch2-o-ch2-ch2-或＝ch-(ch2)3-。另外的雜原子是例如n、o或s。
銨離子環(huán)的實(shí)例是哌啶
烷基是例如1至25個(gè)碳原子、支化或非支化的，且包括甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、2-乙基丁基、正戊基、異戊基、1-甲基戊基、1,3-二甲基丁基、正己基、1-甲基己基、正庚基、異庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、正辛基、2-乙基己基、1,1,3-三甲基己基、1,1,3,3-四甲基戊基、壬基、癸基、十一烷基、1-甲基十一烷基、十二烷基、1,1,3,3,5,5-六甲基己基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、二十烷基和二十二烷基。
烯基是烷基的不飽和形式，例如烯丙基。
環(huán)烷基包括環(huán)戊基、甲基環(huán)戊基、二甲基環(huán)戊基、環(huán)己基、甲基環(huán)己基、二甲基環(huán)己基、三甲基環(huán)己基、叔丁基環(huán)己基、環(huán)庚基或環(huán)辛基。
環(huán)烯基是環(huán)烷基的不飽和形式。
芳基包括苯基，鄰-、間-或?qū)谆交?,3-二甲基苯基，2,4-二甲基苯基，2,5-二甲基苯基，2,6-二甲基苯基，3,4-二甲基苯基，3,5-二甲基苯基，2甲基-6-乙基苯基，4-叔丁基苯基，2-乙基苯基或2,6-二乙基苯基。
芳烷基包括芐基、α-甲基芐基、α,α-二甲基芐基和2-苯基乙基。
質(zhì)子銨離子的實(shí)例包含nh4+(銨)、甲基銨、乙基銨、二甲基銨、二乙基銨、三甲基銨(nme3h+)、三乙基銨、三丁基銨、二乙基甲基銨、羥乙基銨、甲氧基甲基銨、二丁基銨、甲基丁基銨、苯胺、吡啶
非質(zhì)子銨離子的實(shí)例包括四甲基銨、四乙基銨、四正丁基銨、正丁基-三乙基銨、芐基-三甲基銨、三正丁基甲基銨、芐基-三乙基銨、1-甲基吡啶
吡咯
羥基銨離子的實(shí)例是羥基銨(ho-nh3+)。
一種或多種金屬氫氧化物，金屬氧化物/氫氧化物或一種或多種氫氧化銨化合物在水溶液中的摩爾濃度總計(jì)可以為約1m(摩爾)至約8m、約2m至約7m、約2m至約6m或約3m、約4m或約5m。單個(gè)化合物的摩爾濃度可低至約0.25m。
有利地，電解質(zhì)組合物包含一種或多種選自由naoh、csoh、氫氧化銨和rboh組成的組的化合物。
例如，水溶液可以包含濃度為約3m至約7m，例如約4m、約5m或約6m的naoh。水溶液可以包含naoh和koh兩者，各自濃度為約0.5m至約6m，總濃度為約1m至約8m。naoh:koh的合適摩爾比包括約5:1、約4:1、約3:1、約4:2、約3:2、約1:2、約1:3、約1:5、約1:10、約1:11和在中間的比。naoh和koh一起的總濃度有利地為約2m至約7m或約3m至約6m。
水溶液可以包含濃度為約2m至約6m，例如約3m、約4m或約5m的csoh。水溶液可以包含csoh和koh兩者，各自濃度為約0.5m至約6m，總濃度為約1m至約8m。csoh：koh的合適摩爾比包括約5:1、約4:1、約3:1、約2:1、約1:1、約3:2、約1:2、約1:3和在中間的比。csoh和koh一起的總濃度有利地為約2m至約7m或約2m至約6m。
水溶液可以包含濃度為約0.3m至約5m，例如約0.6m、約1m、約2m、約3m或約4m的氫氧化銨。水溶液可包含氫氧化銨化合物和koh，其中氫氧化銨的濃度為約0.3m至約3m,koh的濃度為約1m至約6m，總濃度為約1.3m至約8。氫氧化銨:koh的合適摩爾比包括約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8，和在中間的比。
水溶液可以包含濃度為約2m至約6m，例如約3m、約4m或約5m的rboh。水溶液可以包含rboh和koh兩者，其中rboh的濃度為約2m至約6m，koh的濃度為約0.5m至約3m，總濃度為約2.5m至約8m。rboh:koh的合適的摩爾比包括約5:1、約4:1、約3:1、約2:1和約3:2。
在用6mkoh水溶液替代電解質(zhì)組合物時(shí)，電池中陽(yáng)極材料的降解有利地是相同電池中相同陽(yáng)極材料的降解的≤90％、≤85％、≤80％、≤75％或≤70％。
電解質(zhì)組合物的電導(dǎo)率有利地為6mkoh水溶液的≥55％、≥60％、≥65％、≥70％或≥75％。
例如在淹沒(méi)電池(floodedcell)中的操作條件下通過(guò)陽(yáng)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)量降解?？梢匀绻ぷ鲗?shí)施例中所述制備典型的電池單元。以100ma/g的電流密度對(duì)電池充電5小時(shí)，并以100ma/g的電流密度放電直到達(dá)到0.9v的截止電壓，以24ma/g的電流密度放電直到達(dá)到0.9v的截止電壓，最后以8ma/g的電流密度放電直到達(dá)到0.9v的截止電壓。對(duì)于每個(gè)循環(huán)，完全放電容量是在100、24和8ma/g下測(cè)量的容量之和。
降解在一定數(shù)量的循環(huán)之后確定，例如在5、6、7、8、9或10個(gè)循環(huán)之后。降解定義為每個(gè)循環(huán)的容量損失百分?jǐn)?shù)。
每個(gè)周期的容量損失百分?jǐn)?shù)是：
cap高是放電容量的最高值，
cap低是放電容量的最低值，
η高是最大放電容量的循環(huán)次數(shù)
η低是最低放電容量的循環(huán)次數(shù)。
當(dāng)使用具有本發(fā)明電解質(zhì)組合物的淹沒(méi)電池中陽(yáng)極材料時(shí)每循環(huán)的容量損失百分?jǐn)?shù)與使用具有6mkoh電解質(zhì)的淹沒(méi)電池中的陽(yáng)極材料時(shí)每循環(huán)的容量損失百分?jǐn)?shù)的比乘以100，提供了實(shí)施方案和權(quán)利要求書(shū)的相對(duì)降解百分?jǐn)?shù)。
例如，在本電解質(zhì)組合物中，陽(yáng)極材料的cap高放電容量在1個(gè)循環(huán)后測(cè)定為400ma/g。在本電解質(zhì)組合物中操作10個(gè)循環(huán)后，測(cè)定cap低為350ma/g。每個(gè)循環(huán)的容量損失百分?jǐn)?shù)是(400-350)/(9·400)·100＝1.39％。
當(dāng)在相同的淹沒(méi)電池中使用相同的陽(yáng)極材料時(shí)，用6mkoh代替電解質(zhì)組合物，放電容量在1個(gè)循環(huán)之后測(cè)定為400ma/g，在10個(gè)循環(huán)之后測(cè)定為200ma/g。每個(gè)循環(huán)的容量損失百分?jǐn)?shù)是(400-200)/(9·400)·100＝5.56％。
在本實(shí)施例中，具有本發(fā)明電解質(zhì)組合物的淹沒(méi)電池中陽(yáng)極材料的降解是同一淹沒(méi)電池但以6mkoh作為電解質(zhì)中相同陽(yáng)極材料的25％((1.39/5.56)·100)。
容量通過(guò)arbininstruments電池測(cè)試系統(tǒng)或maccorinstruments電池測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)測(cè)量。
電導(dǎo)率用任何合適的電導(dǎo)測(cè)定器測(cè)量，例如ysi型3200電導(dǎo)計(jì)或具有由traceablevwrinc.生產(chǎn)的探針的數(shù)字電導(dǎo)計(jì)。
本文中的所有測(cè)量，例如降解、電導(dǎo)率和濃度在25℃和大氣壓下測(cè)定。
涉及實(shí)施方案的元件的術(shù)語(yǔ)“a”或“an”可以是“一個(gè)”或可以是“一個(gè)或多個(gè)”。
術(shù)語(yǔ)“約”是指通過(guò)典型的測(cè)量和處理程序；通過(guò)這些程序中的無(wú)意錯(cuò)誤；通過(guò)所用成分的制造、來(lái)源或純度的差異；通過(guò)所用方法的差異；等等可能發(fā)生的變化。術(shù)語(yǔ)“約”還包括由于由特定初始混合物產(chǎn)生的組合物的不同平衡條件而不同的量。無(wú)論是否由術(shù)語(yǔ)“約”修飾，實(shí)施方案和權(quán)利要求包含所述量的等價(jià)物。
這里的所有數(shù)值都被術(shù)語(yǔ)“約”修飾，無(wú)論是否明確指出。術(shù)語(yǔ)“約”通常是指本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為等同于所引用的值(即，具有相同的功能和/或結(jié)果)的數(shù)量范圍。在許多情況下，術(shù)語(yǔ)“約”可以包括四舍五入到最接近的有效數(shù)字的數(shù)字。
術(shù)語(yǔ)“約”修飾的值當(dāng)然包括具體值。例如，“約5.0”必須包括5.0。
術(shù)語(yǔ)“基本上由...組成”是指組合物、方法或結(jié)構(gòu)可以包含另外的成分、步驟和/或部分，但是只有當(dāng)附加成分、步驟和/或部分不會(huì)實(shí)質(zhì)上改變所要求保護(hù)的組成、方法或結(jié)構(gòu)的基本和新特征時(shí)。
本文討論的美國(guó)專利、美國(guó)公開(kāi)的專利申請(qǐng)和美國(guó)專利申請(qǐng)各自通過(guò)引用并入本文。
以下是本發(fā)明的一些實(shí)施方案。
e1.一種金屬氫化物電池，包含至少一個(gè)包含活性陽(yáng)極材料的負(fù)極、至少一個(gè)包含活性陰極材料的正極、具有所述電極位于其中的殼體和電解質(zhì)組合物，其中
陽(yáng)極材料包含mg，例如≥20原子％的mg，
電解質(zhì)組合物包含含有一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的化合物的水溶液，其中
當(dāng)電解質(zhì)組合物包含koh時(shí)，組合物還包含一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的其它化合物。
e2.根據(jù)實(shí)施方案1的電池，其中陽(yáng)極材料包含abx儲(chǔ)氫合金，其中x為約0.5至約5，并且其具有≥400mah/g、≥425mah/g、≥450mah/g或≥475mah/g的放電容量。
e3.根據(jù)實(shí)施方案1或2的電池，其中陽(yáng)極材料包含原子比為約1:2至約2:1的mg和ni。
e4.根據(jù)實(shí)施方案3的電池，其中陽(yáng)極材料還包含一種或多種選自由co、mn、al、fe、cu、mo、w、cr、v、ti、zr、sn、th、si、zn、li、cd、na、pb、la、ce、pr、nd、mm、pd、pt、nb、sc和ca組成的組的改性元素。
e5.根據(jù)實(shí)施方案4的電池，其中一種或多種改性元素以基于總合金為約0.1至約30原子％或約0.25至約15原子％或約0.5、約1、約2、約3、約4或約5原子％至約15原子％存在。
e6.根據(jù)實(shí)施方案3至5中任一項(xiàng)的電池，其中mg與ni的原子比為約1:1。
e7.根據(jù)實(shí)施方案1至5中任一項(xiàng)所述的電池，其中所述陽(yáng)極材料為mg52ni39co6mn3或mg52ni39co3mn6。
e8.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種氫氧化銨化合物。
e9.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種金屬氫氧化物。
e10.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種金屬氧化物/氫氧化物。
e11.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種過(guò)渡金屬氫氧化物。
e12.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種稀土金屬氫氧化物。
e13.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種堿金屬氫氧化物。
e14.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種堿土金屬氫氧化物。
e15.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種過(guò)渡后金屬氫氧化物。
e16.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種準(zhǔn)金屬氫氧化物。
e17.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種選自由lioh、naoh、koh、rboh、csoh、be(oh)2、mg(oh)2、ca(oh)2、sr(oh)2、ba(oh)2和氫氧化銨化合物組成的組的化合物。
e18.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種選自由naoh、rboh、csoh和氫氧化銨化合物組成的組的化合物。
e19.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種含有選自由nh4+(銨)、甲基銨、乙基銨、二甲基銨、二乙基銨、三甲基銨(nme3h+)、三乙基銨、三丁基銨、二乙基甲基銨、羥乙基銨、甲氧基甲基銨、二丁基銨、甲基丁基銨、苯胺、吡啶
e20.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，包含至少兩種不同的選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的化合物。
e21.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含濃度為約3m至約7m、或約4m、約5m或約6m的naoh水溶液。
e22.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含濃度為約2m至約6m、或約3m、約4m或約5m的csoh水溶液。
e23.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含濃度為約2m至約6m、或約3m、約4m或約5m的rboh水溶液。
e24.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中電解質(zhì)組合物包含總濃度為約0.3m至約5m、約0.6m、約1m、約2m、約3m或約4m的一種或多種氫氧化銨化合物水溶液。
e25.根據(jù)實(shí)施方案20的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含naoh和koh的水溶液，各自濃度為約0.5m至約6m，總組合濃度為約1m至約8m、約2m至約7m或約3m至約6m。
e26.根據(jù)實(shí)施方案25的電池，其中naoh與koh的摩爾比為約5:1至約1:11。
e27.根據(jù)實(shí)施方案20的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含csoh和koh的水溶液，各自濃度為約0.5m至約6m，組合總濃度為約1m至約8m、約2m至約7m或約2m至約6m。
e28.根據(jù)實(shí)施方案27的電池，其中csoh與koh的摩爾比為約5:1至約1:3。
e29.根據(jù)實(shí)施方案20的電池，其中電解質(zhì)組合物包含rboh和koh的水溶液，其中rboh的濃度為約2m至約6m，koh的濃度為約0.5m至約3m，組合總濃度為約2.5m至約8m。
e30.根據(jù)實(shí)施方案29的電池，其中rboh與koh的摩爾比為約5:1至約3:2。
e31.根據(jù)實(shí)施方案20的電池，其中電解質(zhì)組合物包含氫氧化銨化合物和koh的水溶液，其中氫氧化銨的濃度為約0.3m至約3m，koh的濃度為約1m至約6m，組合總濃度為約1.3m至約8m。
e32.根據(jù)實(shí)施方案31的電池，其中氫氧化銨與koh的摩爾比為約1:2至約1:8。
e33.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中當(dāng)用6mkoh水溶液代替電解質(zhì)組合物時(shí)，電池中陽(yáng)極材料的降解為相同電池中相同陽(yáng)極材料降解的≤90％、≤85％、≤80％、≤75％或≤70％。
e34.根據(jù)前述實(shí)施方案中任一項(xiàng)的電池，其中電解質(zhì)組合物的電導(dǎo)率為6mkoh水溶液的電導(dǎo)率的≥55％、≥60％、≥65％≥70％或≥75％。
e35.一種金屬氫化物電池，包含至少一個(gè)包含活性陽(yáng)極材料的負(fù)極、至少一個(gè)包含活性陰極材料的正極、具有所述電極位于其中的殼體和電解質(zhì)組合物，其中
電解質(zhì)組合物包含含有一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的化合物的水溶液，
當(dāng)用6mkoh水溶液替代電解質(zhì)組合物時(shí)，電池中陽(yáng)極材料的降解是相同電池中相同陽(yáng)極材料降解的≤95％，
電解質(zhì)組合物的電導(dǎo)率為6mkoh水溶液的≥50％，其中
當(dāng)電解質(zhì)組合物包含koh時(shí)，組合物還包含一種或多種選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的其它化合物。
e36.根據(jù)實(shí)施方案35的電池，其中陽(yáng)極材料包含abx儲(chǔ)氫合金，其中x為約0.5至約5，并且其具有≥400mah/g、≥425mah/g、≥450mah/g或≥475mah/g的放電容量。
e37.根據(jù)實(shí)施方案35或36的電池，其中陽(yáng)極材料包含mg。
e38.根據(jù)實(shí)施方案35至37中任一項(xiàng)的電池，其中陽(yáng)極材料包含原子比為約1:2至約2:1的mg和ni。
e39.根據(jù)實(shí)施方案38的電池，其中陽(yáng)極材料還包含一種或多種選自由co、mn、al、fe、cu、mo、w、cr、v、ti、zr、sn、th、si、zn、li、cd、na、pb、la、ce、pr、nd、mm、pd、pt、nb、sc和ca組成的組的改性元素。
e40.根據(jù)實(shí)施方案39的電池，其中所述一種或多種改性元素以基于總合金為約0.1至約30原子％或約0.25至約15原子％或約0.5、約1、約2、約3、約4或約5原子％至約15原子％存在。
e41.根據(jù)實(shí)施方案38至40中任一項(xiàng)的電池，其中mg與ni的原子比為約1:1。
e42.根據(jù)實(shí)施方案35至40中任一項(xiàng)的電池，其中陽(yáng)極材料是mg52ni39co6mn3或mg52ni39co3mn6。
e43.根據(jù)實(shí)施方案35至42中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種氫氧化銨化合物。
e44.根據(jù)實(shí)施方案35至43中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種金屬氫氧化物。
e45.根據(jù)實(shí)施方案35至44中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種金屬氧化物/氫氧化物。
e46.根據(jù)實(shí)施方案35至45中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種過(guò)渡金屬氫氧化物。
e47.根據(jù)實(shí)施方案35至46中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種稀土金屬氫氧化物。
e48.根據(jù)實(shí)施方案35至47中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種堿金屬氫氧化物。
e49.根據(jù)實(shí)施方案35至48中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種堿土金屬氫氧化物。
e50.根據(jù)實(shí)施方案35至49中任一項(xiàng)的電池，其中電解質(zhì)組合物包含一種或多種過(guò)渡后金屬氫氧化物。
e51.根據(jù)實(shí)施方案35至50中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種準(zhǔn)金屬氫氧化物。
e52.根據(jù)實(shí)施方案35至51中任一項(xiàng)的電池，其中電解質(zhì)組合物包含一種或多種選自由lioh、naoh、koh、rboh、csoh、be(oh)2、mg(oh)2、ca(oh))2、sr(oh)2、ba(oh)2和氫氧化銨化合物組成的組的化合物。
e53.根據(jù)實(shí)施方案35至52中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種選自由naoh、rboh、csoh和氫氧化銨化合物組成的組的化合物。
e54.根據(jù)實(shí)施方案35至53中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含一種或多種含有選自由nh4+(銨)、甲基銨、乙基銨、二甲基銨、二乙基銨、三甲基銨(nme3h+)、三乙基銨、三丁基銨、二乙基甲基銨、羥乙基銨、甲氧基甲基銨、二丁基銨、甲基丁基銨、苯胺、吡啶
e55.根據(jù)實(shí)施方案35至54中任一項(xiàng)的電池，包含至少兩種不同的選自由金屬氫氧化物、金屬氧化物/氫氧化物和氫氧化銨組成的組的化合物。
e56.根據(jù)實(shí)施方案35至55中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含濃度為約3m至約7m、或約4m、約5m或約6m的naoh水溶液。
e57.根據(jù)實(shí)施方案35至56中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含濃度為約2m至約6m、或約3m、約4m或約5m的csoh水溶液。
e58.根據(jù)實(shí)施方案35至57中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含濃度為約2m至約6m、或約3m、約4m或約5m的rboh水溶液。
e59.根據(jù)實(shí)施方案35至58中任一項(xiàng)的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含總濃度為約0.3m至約5m、或約0.6m、約1m、約2m、約3m或約4m的氫氧化銨水溶液。
e60.根據(jù)實(shí)施方案55的電池，其中電解質(zhì)組合物包含naoh和koh的水溶液，各自濃度為約0.5m至約6m，總組合濃度為約1m至約8m、約2m至約7m或約3m至約6m。
e61.根據(jù)實(shí)施方案60的電池，其中naoh與koh的摩爾比為約5:1至約1:11。
e62.根據(jù)實(shí)施方案55的電池，其中所述電解質(zhì)組合物包含csoh和koh的水溶液，各自濃度為約0.5m至約6m，組合總濃度為約1m至約8m、約2m至約7m或約2m至約6m。
e63.根據(jù)實(shí)施方案62的電池，其中csoh與koh的摩爾比為約5:1至約1:3。
e64.根據(jù)實(shí)施方案55的電池，其中電解質(zhì)組合物包含rboh和koh的水溶液，其中rboh的濃度為約2m至約6m，koh的濃度為約0.5m至約3m，組合總濃度為約2.5m至約8m。
e65.根據(jù)實(shí)施方案64的電池，其中rboh與koh的摩爾比為約5:1至約3:2。
e66.根據(jù)實(shí)施方案55的電池，其中電解質(zhì)組合物包含氫氧化銨化合物和koh的水溶液，其中氫氧化銨的濃度為約0.3m至約3m，koh的濃度為約1m至約6m，組合總濃度為約1.3m至約8m。
e67.根據(jù)實(shí)施方案66的電池，其中氫氧化銨與koh的摩爾比為約1:2至約1:8。
e68.根據(jù)實(shí)施方案35至67中任一項(xiàng)所述的電池，其中當(dāng)用6mkoh水溶液代替電解質(zhì)組合物時(shí)，電池中陽(yáng)極材料的降解為相同電池中相同陽(yáng)極材料的降解的≤90％、≤85％、≤80％、≤75％或≤70％。
e69.根據(jù)實(shí)施方案35至68中任一項(xiàng)的電池，其中電解質(zhì)組合物的電導(dǎo)率為6mkoh水溶液的電導(dǎo)率的≥55％、≥60％、≥65％≥70％或≥75％。
實(shí)施例
漿通過(guò)熔紡和機(jī)械合金化制備的約70mgmg52ni39co6mn3金屬氫化物合金粉末用10噸壓機(jī)壓實(shí)到擴(kuò)展的鎳基底上，形成大約0.2mm厚的負(fù)極工作電極，沒(méi)有任何粘合劑。制備一種或多種氫氧化物化合物的水溶液作為電解質(zhì)。將燒結(jié)的ni(oh)2正極的兩半(各自面積為1cm2，厚度為1.5mm)通過(guò)鎳片條連接并用作對(duì)電極。
將一塊接枝聚丙烯/聚乙烯隔片對(duì)折兩次，并夾著負(fù)極，使得其各側(cè)有兩層隔片。接下來(lái)，正極的兩半夾著包裹的負(fù)極。將電極組件放入塑料套筒中，然后將其滑入丙烯酸電池座。將套筒使用移液管充滿電解質(zhì)。吸收5分鐘后，將套筒再次充滿電解質(zhì)，使其處于淹沒(méi)電池的構(gòu)型。
以100ma/g的電流密度對(duì)電池充電5小時(shí)，并以100ma/g的電流密度放電直到達(dá)到0.9v的截止電壓，以24ma/g的電流密度放電直到達(dá)到0.9v的截止電壓，最后以8ma/g的電流密度放電直到達(dá)到0.9v的截止電壓。對(duì)于每個(gè)循環(huán)，完全放電容量是在100、24和8ma/g下測(cè)量的容量之和。
經(jīng)過(guò)10個(gè)循環(huán)測(cè)定降解。每個(gè)循環(huán)的容量損失百分?jǐn)?shù)如前所述測(cè)定。
結(jié)果如下表所示。該表列出了電解質(zhì)組成，具有以摩爾/l(m)水表示的氫氧化物化合物值。以相對(duì)于6mkoh水溶液電解質(zhì)的百分?jǐn)?shù)記錄降解和電導(dǎo)率。需要低降解和高導(dǎo)電性。teaoh是四乙基氫氧化銨。電導(dǎo)率用ysi型3200電導(dǎo)計(jì)測(cè)量。容量用arbininstruments電池測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量。