[发明专利]一种大容量双袋式锌镍二次电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大容量双袋式锌镍二次电池及其制备方法，电池极板组由袋式镍正极板、袋式锌负极板及位于袋式镍正极板和袋式锌负极板之间的多层复合隔膜构成，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，袋式锌负极板的电极材料由负极活性材料、导电剂、添加剂和粘结剂组成，电解液为含有添加剂的碱性溶液。本发明通过正负极配方和电解液配方的优化以及电池结构的调整，使得该新型锌镍二次电池充放电性能和循环性能得到改善，进而能满足工业领域的应用要求。

技术领域

本发明属于锌镍二次电池技术领域，具体涉及一种大容量双袋式锌镍二次电池及其制备方法。

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，镉镍蓄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它工业领域用的大容量绿色新型二次电池已经刻不容缓。

锌镍电池作为一种新型碱性二次电池，具有比能量大、比功率高和性价比高等独特优点，被人们广泛应用于各种储能装置。锌镍二次电池市场目前处于快速发展中，然而，该类型电池存在一个问题就是循环寿命相对于其它二次电池要差，这主要是由于锌镍二次电池使用的锌负极存在形变和枝晶等问题，造成其循环性能下降。针对这一问题，科研工作者对锌负极的改进做了大量的研究工作，其中运用各种添加剂，包括负极添加剂、电解液添加剂等技术手段来缓解这些问题。譬如对于电解液配方进行了改进，除了饱和氧化锌外，通过一些有益添加剂如氟化钠、磷酸钠等的使用，极大地降低了锌在碱性溶液中的溶解度，从而改善了锌电极的性能。此外，一些新型负极材料如锌酸钙、锌铝水滑石等材料也被科研工作者提出用作锌负极活性物质，这些新材料一定程度上也改善了锌镍二次电池的循环性能。然而，目前的锌镍电池多是小容量贫液设计，很难满足工业领域的应用。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和富余的电解液，这些可以保证其循环稳定性。然而，截至目前，关于袋式锌镍二次电池的开发鲜有报道，国内关于大容量袋式锌镍二次电池在工业领域的应用也很少。

发明内容

本发明针对目前锌镍二次电池存在的循环寿命短及难以满足工业化应用的问题而提供了一种大容量双袋式锌镍二次电池及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种大容量双袋式锌镍二次电池，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、袋式锌负极板及位于袋式镍正极板和袋式锌负极板之间的多层复合隔膜构成，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，所述袋式锌负极板的电极材料由负极活性材料、导电剂、添加剂和粘结剂组成，其中负极活性材料为氧化锌或锌酸钙中的至少一种，添加剂为氧化铟、氢氧化铟、氧化铋、氧化铈、硫化铜、硫化铋、氢氧化铜或氧化亚锡中的至少一种和Cu-Al-M三元层状氢氧化物中的至少一种组成，M为Bi、Sn、In或Ce，所述电解液为含有添加剂的碱性溶液。