一种镍氢电池负极及其制作方法与流程

本发明涉及电极及其制作方法，具体公开了一种镍氢电池负极及其制作方法。

背景技术：

镍氢电池是储氢合金和球形氢氧化亚镍两种主要材料制作而成，性能良好，具有可靠性强、安全无污染、低温性能良好、可快速充放电、放电倍率高、使用寿命长等优良性能，放电容量是镍镉电池的1.5～2倍，且对环境无污染。

随着科技不断发展，优良的新型能源不断出现，在电池领域，新型锂离子电池不断动摇镍氢电池的地位，稀土资源短缺，导致稀土的价格不断攀升，而稀土是一般镍氢电池生产所需的原材料，导致镍氢电池的成本越来越高；此外，钴也是一般镍氢电池生产中必不可少的原材料，但钴元素的价格甚高，是锰、铝等金属价格的十倍以上，常见镍氢电池负极的合金粉中，钴元素含量通常达10％。现有技术中镍氢电池的生产成本高，电池行业中的竞争力低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种镍氢电池负极及其制作方法，具有良好的充放电性能，且生产成本较低，行业竞争力高。

为解决现有技术问题，本发明公开一种镍氢电池负极，包括负极基片，负极基片的各个表面固定有负极涂覆层，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：60～65％的镍、0～0.5％的钴、4.5～5.5％的锰、2～3％的铝、27～32％的混合镧系元素。

进一步的，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：60～65％的镍、4.5～5.5％的锰、2～3％的铝、27～32％的混合镧系元素。

进一步的，混合镧系元素包括镧、铈、镨、钕。

进一步的，混合镧系元素中镧、铈、镨、钕占负极涂覆层中合金粉材料的质量百分比分别为13～17％、10～15％、1～2％、1～2％。

本发明还公开一种镍氢电池负极的制作方法，包括以下步骤：

S1、准备负极基片；

S2、预制负极合金粉：按质量配比混合60～65％的镍、0～0.5％的钴、4.5～5.5％的锰、2～3％的铝、27～32％的混合镧系元素，获得混合物；

S3、制作负极合金粉：将步骤S2所获混合物并放入熔炼炉中炼制获得熔融的合金浆，冷却合金浆获得合金锭，研磨合金锭获得负极合金粉；

S4、制作负极浆料：将步骤S3所获负极合金粉加粘结剂混合并稀释，获得负极浆料；

S5、负极上料：将步骤S1所获负极基片浸泡于步骤S4所获负极浆料中，烘干后获得负极片，烘干温度为60～180℃，烘干时间为5～15min。

进一步的，步骤S3中，熔炼炉的炼制温度为1000～1500℃，炼制时间为3～10小时。

进一步的，步骤S3中，冷却合金浆是将合金浆浇注到冷模中。

进一步的，步骤S4中，负极浆料中负极合金粉的质量百分浓度为75～85％。

进一步的，步骤S5中，负极浆料附着于负极基片的厚度为3～5mm。

本发明的有益效果为：本发明公开一种镍氢电池负极及其制作方法，显著降低了原材料中钴元素的用量，甚至省去钴元素的使用，同时缩减了稀土元素的用量，能够有效降低生产成本，提高行业竞争力，生产出的镍氢电池负极仍具有良好的充放电性能，各项指标符合市场上对一般镍氢电池的正常要求，且结构的稳定，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明镍氢电池负极的三个实施例与参照例的温度-容量曲线对比图。

图2为本发明镍氢电池负极的三个实施例与参照例的循环次数-容量保持率曲线对比图。

图3为本发明的工序示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图3。

本发明公开一种镍氢电池负极，包括负极基片，负极基片的各个表面固定有负极涂覆层，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：60～65％的镍、0～0.5％的钴、4.5～5.5％的锰、2～3％的铝、27～32％的混合镧系元素。

本发明显著降低了原材料中钴元素的用量，甚至省去钴元素的使用，同时缩减了稀土元素的用量，无需加入其它新的元素代替品，能够有效降低生产成本，提高行业竞争力；生产出的镍氢电池负极仍具有良好的充放电性能，各项指标符合市场上对一般镍氢电池的正常要求，且结构的稳定，使用寿命长。

为进一步降低镍氢电池的成本，优选地，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：60～65％的镍、4.5～5.5％的锰、2～3％的铝、27～32％的混合镧系元素，直接省去钴元素的使用能够经一部降低镍氢电池负极的制作降低。

优选地，混合镧系元素包括镧、铈、镨、钕。

优选地，混合镧系元素中镧、铈、镨、钕占负极涂覆层中合金粉材料的质量百分比分别为13～17％、10～15％、1～2％、1～2％。

实施例一，一种镍氢电池负极，包括负极基片，负极基片的各个表面固定有负极涂覆层，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：62％的镍、0.3％的钴、5％的锰、2.7％的铝、30％的混合镧系元素，其中混合镧系元素中各元素占负极涂覆层的质量百分比含量分别为15％的镧、13％的铈、1％的镨、1％的钕。

实施例二，一种镍氢电池负极，包括负极基片，负极基片的各个表面固定有负极涂覆层，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：62％的镍、5.3％的锰、2.7％的铝、30％的混合镧系元素，其中混合镧系元素中各元素占负极涂覆层的质量百分比含量分别为15％的镧、13％的铈、1％的镨、1％的钕。

实施例三，一种镍氢电池负极，包括负极基片，负极基片的各个表面固定有负极涂覆层，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：63.5％的镍、5.5％的锰、3％的铝、28％的混合镧系元素，其中混合镧系元素中各元素占负极涂覆层的质量百分比含量分别为13.5％的镧、12.5％的铈、1％的镨、1％的钕。

参照例，一种镍氢电池负极，包括负极基片，负极基片的各个表面固定有负极涂覆层，负极涂覆层中的合金粉材料按质量百分比包括：52％的镍、10％的钴、4％的锰、1％的铝、33％的混合镧系元素，其中混合镧系元素中各元素占负极涂覆层的质量百分比含量分别为16.5％的镧、13.5％的铈、1％的镨、2％的钕。

如图1所示，在常见的使用温度范围15～35摄氏度中，实施例一、二、三与参照例的容量相差不大且均在正常范围内，即本发明制得的镍氢电池负极在常见的使用温度中具有正常的充放电性能；如图2所示，循环次数在300次以内，实施例一、二、三与参照例的容量保持率相差不大且均在正常范围内，即本发明制得的镍氢电池负极具有较长的正常使用寿命。

本发明还公开一种镍氢电池负极的制作方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1、准备负极基片；

S2、预制负极合金粉：按质量配比混合60～65％的镍、0～0.5％的钴、4.5～5.5％的锰、2～3％的铝、27～32％的混合镧系元素，获得混合物；

S3、制作负极合金粉：将步骤S2所获混合物并放入熔炼炉中炼制获得熔融的合金浆，冷却合金浆获得合金锭，研磨合金锭获得负极合金粉；

S4、制作负极浆料：将步骤S3所获负极合金粉加粘结剂混合并稀释，获得负极浆料；

S5、负极上料：将步骤S1所获负极基片浸泡于步骤S4所获负极浆料中，烘干后获得负极片，烘干温度为60～180℃，烘干时间为5～15min。

为确保负极合金粉中各元素分布均匀，优选地，步骤S3中，熔炼炉的炼制温度为1000～1500℃，炼制时间为3～10小时。

优选地，步骤S3中，冷却合金浆是在炼制完成后，当合金浆的温度低于1200℃时，将合金浆浇注到冷模中。

优选地，步骤S4中，负极浆料中负极合金粉的质量百分浓度为75～85％，能够确保负极浆料均匀附着于负极基片的各个表面，从而确保成型后负极片中的负极合金粉能够分布均匀，负极的稳定性强，充放电能力有保证。

为确保负极片具有良好的充放电性能和稳定的结构，优选地，步骤S5中，负极浆料附着于负极基片的厚度为3～5mm。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。