[发明专利]铁-储氢复合负电极、镍基蓄电池及其制备方法

说明书

本发明公开了铁‑储氢复合负电极、镍基蓄电池及其制备方法，所述镍基蓄电池包括铁‑储氢复合负电极和羟基氧化镍正极及碱性电解质。所述电池在荷电搁置时，铁电极因自放电所产生的氢气被储氢电极吸收，备用，充电时，铁电极产生的氢气被储氢电极吸收，备用，放电时，铁‑储氢电极复合负电极同时放电；而充电时，仅铁电极充电，所述电池具有自放电小，充电效率高，循环寿命长，可密封的特点。

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，具体涉及铁-储氢复合负电极、镍基蓄电池及其制备方法。

背景技术

镍铁电池是一种碱性二次电池。正负极活性物质分别为氧化镍与铁等材料，此类材料制备成本低廉，且在报废后对环境几乎没有污染，是环境友好材料，因此镍铁电池是一类绿色环保型蓄电池。而铁镍电池在实际的使用过程，循环寿命可达2000-4000次，使用年限可达25年。此外，镍铁电池不会发生类似镍镉电池、镍锌电池因充电产生晶枝而刺穿隔膜造成电池内部短路的情况，加上其电解质为水性碱性体系，故其安全性非常高。环保、价格低、坚固耐用和使用安全性高是镍铁电池几大突出优点。因此，在20世纪60年代前，其市场份额盛极一时，但随着密封(免维护)铅酸电池、镍镉电池的开发成功，其市场份额逐渐萎缩：因为其在荷电态搁置和充电时自放电严重，伴随产氢与充电效率低，伴随产氢的原因，不能制造出结构简单的密封(免维护)电池，而无法与制作成本更低的密封(免维护)铅酸电池和性能更加优异的密封(免维护)的镍镉电池相竞争。

发明内容

本发明的目的在于提供铁-储氢复合负电极，以解决镍铁电池充电或荷电态搁置时产生氢气、能量效率低且难以密封问题。

此外，本发明还提供一种包括铁-储氢复合负电极的镍基蓄电池。

本发明还提供一种镍基蓄电池的制备方法。

本发明通过下述技术方案实现：

铁-储氢复合负电极，包括铁电极和储氢电极，所述铁电极和储氢电极之间通过导线连接，所述铁电极和储氢电极之间设置有隔膜。

镍铁电池自放电与充电产氢反应如(1)和(2)式所示：

(1)铁负极自放电产氢：

Fe+2H₂O＝Fe(OH)₂+H₂↑ (1)

(2)充电过程的中铁负极产氢反应：

H₂O+2e＝2OH^-+H₂↑ (2)

目前，现有为了解决镍铁电池自放电与充电产氢的问题，主要采用方式一：添加剂对电解质或铁负极改性以抑制上述产氢反应，或是方式二：池在充放电过程中产生的H₂和O₂在复合催化剂的作用下反应生成H₂O被回用。

其中，方式一的添加剂主要选用硫化物，通过在电解质中添加硫化物，体系的自放电产氢和充电电极产氢速率将大幅降低。因为硫化物，增加了氢超电势，并降低了电极电势。但是，使用添加剂有两个问题，(1)不能从根本上抑制氢气的产生，产生氢气意味充电效率的降低，电解质的中水的消耗，电解质的品质的下降，电池寿命的降低；(2)文献表明随着电池充放电的进行，含硫化合物将逐渐被氧化成硫酸盐，电池充电效率将降低，产氢速率提高。