[发明专利]镍氢二次电池及其制备方法

说明书

本发明涉及镍氢二次电池及其制备方法，具体地讲，涉及其中在糊型正电极和糊型负电极之间插入的隔片的结构得到改善的镍氢二次电池及其制备方法。

传统上已知的镍氢二次电池具有这样的结构，其中在电池外壳中装有一组包括含氢氧化镍和聚合物粘合剂(如羧甲基纤维素或聚四氟乙烯)的糊型正电极、含吸氢合金和聚合物粘合剂(如羧甲基纤维素或聚四氟乙烯)的糊型负电极的电极和在这些电极之间插入的隔片，连同碱电解液。这种镍氢二次电池就电压来说，可以与包括含镉化合物替代上述吸氢合金的负电极的镍镉二次电池互换使用，而且与镍镉二次电池相比，其容量更高，性能优异。

不过，由于镍氢二次电池的结构基本上与镍镉二次电池的相同。在高温条件下，充电状态下的镍氢二次电池的蓄电将带来自放电的问题，这与镍镉二次电池的情况相同。

这种镍镉二次电池在高温蓄电过程中自放电被认为是由两个因素造成的，即：(a)因隔片氧化破坏产生的杂质(如硝酸根离子，亚硝酸根离子或氨)造成的正电极充电形成的产物氢氧化氧镍(NiOOH)的还原反应；(b)NiOOH的自分解反应。由于与上述NiOOH的还原反应相比，NiOOH的自分解反应(b)不算活泼，则镍氢高温蓄电过程中自放电反应被认为主要归因于NiOOH的还原反应(a)，而不是NiOOH的自分解反应。

当包括常用于镍镉二次电池的亲水性聚酰胺纤维的无纺织物用作隔片时，这种隔片的氧化破坏问题变得更为突出。这是因为由聚酰胺合成树脂纤维的氧化分解产生的杂质如硝酸根离子使正电极的NiOOH还原，从而促进了自放电反应。

由于这种原因，提出一种耐氧化性优良但本身为疏水性的聚烯烃纤维，在经处理使聚烯烃纤维变性成亲水性纤维之后用作隔片。

同时，在镍氢二次电池中，与镍镉二次电池相反，吸氢合金用作负电极，从而与镍镉二次电池相比，取得了较高容量。这种负电极中的吸氢合金依环境温度和压力的不同，能吸附和脱附氢气。吸氢合金的这种可逆氢气吸附和脱附性被用于镍氢二次电池，以这种方式在电池外壳中借助于电化学方法(不是利用温度和压力)进行氢气吸附和脱附，从而实现具有比镍镉二次电池更高容量的二次电池的生产。给定温度下的平衡压力和吸氢合金中的吸氢能力取决于吸氢合金的组成。虽然平衡压力和吸氢合金中的吸氢能力根据上述吸氢合金的组成或多或少可以变化，但一般趋势是提高温度时，平衡压力按比例递增，且吸氢能力下降。所以，当降低合金的吸氢能力时，造成吸氢合金不再吸持的过量氢气释放到电池外壳内。

在装有含上述性质的吸氢合金的负电极的镍氢二次电池中，当其高温蓄电时，其平衡压增加，使得合金的吸氢能力下降，由此造成氢气释放，释放的氢气充满电池外壳内。就镍镉二次电池而言，不可能有这种现象。由于释放的氢气以高浓度保持在电池外壳内，造成构成正电极的氢氧化氧镍的还原反应。因此，为了解决在镍氢二次电池中高温蓄电过程中自放电的问题，必须避免上述两个因素，即：(a)因隔片氧化破坏产生杂质造成的正电极充电形成的产物氢氧化氧镍(NiOOH)还原反应，和(b)NiOOH自分解反应，以及避免另一因素(c)镍镉二次电池不可能出现的现象，即：在其高温蓄电过程中由吸氢合金必然释放的氢气还原氢氧化氧镍(NiOOH)的反应。

为了解决这些问题，必须找出了一些办法，以防止由含吸氢合金的负电极在其高温蓄电过程中必然会放出的氢气到达糊型正电极。

另外，由于镍氢二次电池是就象镍镉二次电池那样的二次电池。在过度充电的情况下还由正电极按照以下化学式产生氧气。

    …(1)

由此产生的氧气穿过隔片，并按照以下化学式(2)和(3)在吸氢合金的表面处被消耗。

    …(2)

    …(3)