[发明专利]一种大容量长寿命双袋式氢镍电池

说明书

本发明公开了一种大容量长寿命双袋式氢镍电池，电池极板组由袋式镍正极板、袋式贮氢合金负极板及位于袋式镍正极板和袋式贮氢合金负极板之间的多层复合隔膜或隔极栅构成，袋式镍正极板的电极材料由正极活性材料、导电剂、添加剂和粘结剂组成，袋式贮氢合金负极板的电极材料由贮氢合金粉末、导电剂、添加剂和粘结剂组成，电解液为富液状态的含有添加剂的KOH碱性溶液。本发明通过对正负极配方的优化、电解液配方的优化，电极制备方法的工艺改进，隔板的优化选择，极大地优化了正负极的电极结构，改善了正负极活性物质利用率，优化降低了电池内阻，提高了负极贮氢合金的抗粉化和抗腐蚀能力，改善了电池的高低温性能和循环寿命。

技术领域

本发明属于氢镍电池技术领域，具体涉及一种大容量长寿命双袋式氢镍电池。

背景技术

大容量袋式电池(镉镍电池)具有安全、耐用、循环寿命长等特点，目前广泛用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源等工业领域。大容量工业用电池作为轨道交通车辆的一个主要部件，其主要任务是在主电源断供的情况下，确保车辆有足够的电能维持用电设备达到应急供电的时间要求。电池单体大容量化已成为轨道交通用电池的发展趋势，良好的电性能和安全性能是轨道交通用电池的基本要求。而电池的安全性能与其容量成反比，容量越大，安全方面隐患就会越多。制备大容量的锂离子电池用于轨道交通将会存在较大的安全隐患，这也是制约该类型电池在轨道交通车辆上应用的关键所在。目前，我国轨道交通车辆配套使用的电池多为安全性高的镉镍蓄电池或铅酸蓄电池。但是，镉镍二次电池和铅酸蓄电池分别由于镉电极和铅电极的污染问题，发展受到极大限制。开发轨道交通用和其他工业领域用的大容量绿色新型电池已经刻不容缓。

镍氢电池具有比能量高、绿色无污染、对环境友好等优点，在多个应用领域得到快速发展。例如其作为混合动力电池在普锐斯系列汽车上被成功应用。然而，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会析出氧气。目前商业化的氢镍电池基本均是采用贫液设计，以满足其密封设计，减少碱液对于贮氢合金负极的侵蚀，提高其使用寿命。这是因为氢镍电池过充电时正极会析出氧气，氧化贮氢合金，进而造成负极充电能力下降，引起电池充电时内部氢分压上升，从而最终导致电池内压上升。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。此外，贫液氢镍电池还存在使用过程中“热失控”的风险。因此，贫液的氢镍电池很难满足工业领域的安全和循环寿命要求。众所周知，大容量袋式电池由于其具有机械强度高的袋式正负极板、富余的电解液，可以有效保证其循环稳定性。然而，截至目前，关于袋式氢镍电池的开发鲜有报道。国内关于大容量袋式氢镍电池在工业领域的应用也很少。

发明内容

本发明针对目前氢镍电池存在的循环寿命短和容易热失控不安全，很难制备成大容量电池在工业领域应用的问题，提供了一种大容量长寿命双袋式氢镍电池，该氢镍电池具有优异的安全性、超长的循环寿命和良好的耐过充过放特性，能够满足工业领域的特殊要求，有望取代现有的镉镍袋式电池。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种大容量长寿命双袋式氢镍电池，包括相互密封扣合的电池壳和电池盖、位于电池壳内的电池极板组和电解液及设置于电池盖上且与正负极相连的电极柱和排气阀，其特征在于：所述电池极板组由袋式镍正极板、袋式贮氢合金负极板及位于袋式镍正极板和袋式贮氢合金负极板之间的多层复合隔膜或隔极栅构成，所述袋式镍正极板的电极材料由正极活性材料、导电剂、添加剂和粘结剂组成，其中正极活性材料主要由球形β型氢氧化镍、覆钴球形β型氢氧化镍、普通非球性β型氢氧化镍或Ni-Al-M三元层状氢氧化物中的至少两种组成，M为Co、Zn、Ca、Y或Mg，所述袋式贮氢合金负极板的电极材料由贮氢合金粉末、导电剂、添加剂和粘结剂组成，所述电解液为富液状态的含有添加剂的KOH碱性溶液。

进一步优选，所述复合隔膜由磺化聚丙烯隔膜、氟化聚丙烯隔膜、接枝聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、尼龙隔膜或丙纶针刺无纺布中的至少两种构成，其层数为2层以上。