[发明专利]一种镍氢电池负极活性材料及其制备方法和含有该负极活性材料的负极及镍氢电池

说明书

技术领域

本发明属于镍氢电池领域，尤其涉及一种镍氢电池负极活性材料及其制备方法和含有该负极活性材料的负极及镍氢电池。

背景技术

镍氢电池具有比能量高、无镉的污染、对环境友好等优点。但是镍氢电池随着充放电循环的不断进行，组成镍氢电池负极的贮氢合金粉末的抗氧化能力也不断下降，尤其是电池过充电时正极析出的氧气，会进一步促使贮氢合金氧化，导致贮氢合金负极实际贮氢能力的下降，即贮氢合金负极充电能力下降，这样又会导致电池充电时内部氢分压上升，从而导致电池内压上升。电池内压升高到一定程度，会使电池安全阀打开，在气体放出的同时，电解液也会溢出，导致电解液损失，电池内阻增大。因而随着充放电循环的进行，电池放电容量不断下降，最终电池寿命缩短。

日本特开平JP6-215765公开了一种碱性蓄电池，该碱性蓄电池包括主要由金属氧化物构成的正极、主要由储氢合金粉末构成的负极、隔膜和碱性电解液，其中，所述负极包括储氢合金粉末和选自由Y、Y₂O₃、Y(OH)₃和Y₂(SO₄)₃或它们的混合物组成的组的任意含钇的材料，使储氢合金表面被覆这种材料。通过该技术方案可以解决过充电时由正极产生的氧气将储氢合金氧化，从而使电池的内阻升高、充放电循环性能变差的问题。

但是，上述方案仅能解决储氢合金本身抗氧化能力降低的问题。由于镍氢电池在充电过程中，负极存在析氢的副反应，同时电池在过充时正极析出氧气。虽然设计镍氢电池时负极容量高于正极容量，但由于储氢合金负极氢氧复合速度较慢，仍会使产生的氢、氧气体在电池内部蓄积，导致电池内压上升。当电池内压升高到一定程度，电池安全阀仍会打开，电解液随气体一起溢出，使电解液的量减少，内阻增大，电池放电容量下降，最终导致电池循环寿命缩短。因此，在上述方案中，电池的循环寿命仍有待提高。

发明内容

本发明为解决现有的镍氢电池中负极的抗氧化能力差、循环寿命短的技术问题，提供一种抗氧化能力强、循环寿命长的镍氢电池负极活性材料及其制备方法和含有该负极活性材料的负极及镍氢电池。

本发明提供了一种镍氢电池负极活性材料，该负极活性材料含有贮氢合金粉末和添加剂粉末；所述添加剂粉末为第一金属元素、第二金属元素和锌形成的多孔合金粉末；所述第一金属元素为钆、铒和钐中的至少一种元素，所述第二金属元素是镍和钴中的至少一种元素。本发明还提供了一种镍氢电池负极活性材料的制备方法，该方法包括将贮氢合金粉末与添加剂粉末混合均匀，所述添加剂粉末为第一金属元素、第二金属元素和锌形成的多孔合金粉末；所述第一金属元素为钆、铒和钐中的至少一种元素，所述第二金属元素是镍和钴中的至少一种元素。

本发明还提供了一种镍氢电池负极，该负极包括活性材料、粘结剂、增稠剂和去离子水；其中所述活性材料为本发明所述的镍氢电池负极活性材料。

本发明还提供了一种镍氢电池，包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，所述负极为本发明所述的镍氢电池负极。

本发明采用了在镍氢电池负极活性材料中加入由二类金属元素以及少量的锌组成的表面多孔的合金粉末的方法。其中第一金属元素是钆、铒和钐中的至少一种元素，第二金属元素是镍和钴中的至少一种元素。所述添加剂粉末为第一金属元素和第二金属元素以及金属锌形成的合金粉末经高温热碱浸渍后，除去部分金属锌而形成的表面多孔的合金粉末。添加剂粉末均匀分散在所述贮氢合金粉末颗粒之间，还有部分添加剂粉末吸附在所述贮氢合金粉末颗粒表面。