[发明专利]由贮氢合金一段式热处理制备贮氢电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍氢电池负极电极片的一种制备方法，具体涉及采用未热处理贮氢合金粉末制备电极并对电极进行热处理，从而得到性能更好的电极并降低热处理电极制造成本的制备方法。

背景技术

负极片是镍氢电池的关键部件，其性能是决定镍氢电池性能的关键，其成本也是镍氢电池的主要成本。为了提高电极的性能，原来主要是通过调整配方、对合金粉末或者电极进行表面包覆、表面化学处理，但这些方法增加了材料使用量、增加了工序成本；现也有对电极进行烧结或者热处理的制备方法，虽然改善了电极性能，但现有的烧结方法由于增加了电极的处理工序，也增加了电池的成本，从而限制了推广使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有电极制备方法的缺陷，提供一种镍氢电池负极片的制备方法，从而既能得到性能更好的电极片，又能降低电极的加工成本。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

由贮氢合金一段式热处理制备贮氢电极的方法：采用未热处理贮氢合金粉末作为电极材料、镀镍钢网作为骨架材料；将贮氢合金粉末和镀镍钢网直接轧制的方式进行电极成型；将成型的电极放入真空热处理炉进行热处理。

所述的未经热处理的贮氢合金粉末是指贮氢合金在熔炼后得到的合金锭直接破碎成粉末。

轧制压力优选为400-500MPa。

所述的成型后的电极放入真空热处理炉进行热处理是在真空或者惰性气体保护气氛下进行；热处理温度为400℃-700℃；热处理时间为0.5-5小时。

本发明取消了传统贮氢合金粉末制造方法中的高温热处理(退火，1000℃，5小时)工序，贮氢合金在熔炼后直接进行破碎和包装，在贮氢电极的制备过程中直接对电极进行低温热处理，热处理在真空或者惰性气体保护气氛下进行，热处理温度为400℃-700℃；热处理时间为0.5-5小时。不仅有效地提高了镍氢动力电池的综合性能，而且大大降低了电池制作成本。

热处理的具体过程为：将电极片放入真空热处理炉；抽取真空至10Pa以下，充入高纯氩气至0.05-0.1MPa，再抽真空至10Pa以下，反复进行洗炉2-4次；抽取真空至10^-2Pa以下或者抽取真空至10^-2Pa以下后充入高纯氩气至0.05-0.1MPa；以每分钟10℃的速度升温至400℃-700℃；保温0.5-5小时；自然冷却至室温，取出电极片。

由贮氢合金一段式热处理制备贮氢电极的方法具体包括：

(1)在贮氢合金粉末制造过程中，取消合金锭的热处理工序，而是把合金锭直接进行破碎和制取合符要求粒度的贮氢合金粉末；

(2)采用(1)中所述方法制备的贮氢合金粉末和镀镍钢网直接轧制的方式进行电极成型；

(3)电极片成型后按照电池设计要求进行裁片和装盘；

(4)将裁好和装盘的电极片放入真空热处理炉，关好炉门；

(5)抽取真空10Pa以下，充入高纯氩气至0.05-0.1MPa，再抽取真空至10Pa以下，反复洗炉3次；

(6)抽取真空至2×10^-2Pa以下；或者抽取至2×10^-2Pa以下后充入高纯氩气至0.05-0.1Mpa

(7)以每分钟10℃的升温速度升温至400-700℃，保温0.5-5小时；

(8)然后自然冷却至室温。

采用本发明制备的电极片的主要特点是：电极热处理后成分更加均匀，消除了在贮氢合金粉末在制备过程中产生的晶格应力和畸变；合金粉末颗粒之间在热处理过程中发生粘结，原接触面变为晶界连接；合金粉末颗粒与骨架材料之间结合更加紧密，从而降低了电极的接触电阻；由于孔隙的作用，贮氢合金的晶粒长大受到了抑制，相比现有烧结方法其晶粒得到细化，所以电极的高倍率性能、放电平台得到提高；同时是一段式热处理，对材料而言相当是对贮氢合金粉末进行热处理，降低了热处理温度，减少了热处理时间，贮氢合金的挥发损失要小，从而保持了较高的容量，降低了电极加工成本。

本发明的优点是：

1、取消了贮氢合金粉末制备的合金锭热处理工序，直接对电极进行热处理，减少了工序，降低了热处理温度，减少了热处理时间，从而有效降低了烧结贮氢电极的加工成本，与现有烧结方法制备电极相比成本都要低；

2、电极热处理后成分更加均匀，消除了在贮氢合金粉末在制备过程中产生的晶格应力和畸变；合金粉末颗粒之间在热处理过程中发生粘结，原接触面变为晶界连接；合金粉末颗粒与骨架材料之间结合更加紧密，从而降低了电极的电阻，这有助于提高电极的容量、循环寿命、放电平台、高倍率放电性能。