鎳金屬氫化物或鎳鎘蓄電池的氫氧化鎳正電極的生產方法
2023-05-10 03:18:46
專利名稱：鎳金屬氫化物或鎳鎘蓄電池的氫氧化鎳正電極的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種用於鹼性蓄電池、例如鎳金屬氫化物蓄電池或鎳鎘蓄電池的氫氧化鎳正電極的生產方法。鹼性蓄電池、例如鎳金屬氫化物蓄電池或鎳鎘蓄電池在現有技術中是已知的，這使得沒有必要就此進行單獨的出版物查證。
背景技術：
鎳金屬氫化物蓄電池和鎳鎘蓄電池具有由氫氧化鎳製成的正電極。負電極由金屬氫化物形成。鹼液，比如苛性鉀被用作為電解質。鎳金屬氫化物蓄電池已在日常的實際應用中證明了自己。其在相同電壓下提供的能量密度大致為鎳鎘蓄電池的兩倍。另外，其比鎳鎘蓄電池更加耐用，並且在完全沒有有害重金屬鎘的情況下起作用。鎳金屬氫化物蓄電池的氫氧化鎳正電極具有作為載體材料的電極載體結構。這可由例如鍍鎳的無紡布材料形成。電極載體結構包含電極的活性物質。這可以採用例如糊劑的形式來提供，並且通過振動填充被引入電極載體結構中。活性物質包含作為主要成分的氫氧化鎳。為了特別地提高傳導性，可向氫氧化鎳添加傳導性添加劑，比如石墨、碳和/或還有金屬粉末。在現有技術水平中，鎳金屬氫化物蓄電池或鎳鎘蓄電池中的氫氧化鎳正電極的上述結構以及用於其生產的方法是已知的。US6, 221，529另外公開了一種方法，其中氫氧化鎳電極通過電解作用被轉變成用於鋰電池中的氫氧化鎳正電極。為了這一目的，氫氧化鎳電極被浸入由鹽溶液形成的電解液中。US2006/0166099A1涉及具有電極載體結構的、用於鎳金屬氫化物蓄電池的氫氧化鎳正電極的生產。在最後組裝期間，最終設計得到的氫氧化鎳電極與電解質一起被引入蓄電池的外殼中。電解質可採用鹽溶液的形式。儘管現有技術中已知的氫氧化鎳正電極已證明了自身的價值，仍存在特別是對於已提高的現有產量進行改進的需要。因此，本發明所提出的問題為提出一種改進的用於鎳金屬氫化物蓄電池或鎳鎘蓄電池的氫氧化鎳正電極，其提高了現有技術水平、特別是實現的改進的現有產量的程度。
發明內容
為了解決這一問題，本發明提出了一種用於鹼性鎳鎘或鎳金屬氫化物蓄電池的氫氧化鎳正電極的生產方法，其中，通過將鹽溶液引入包含在電極的電極載體結構內的活性物質中，對在所述方法的初期階段中生產的氫氧化鎳正電極進行後處理。實施根據本發明的方法的出發點是根據現有技術水平的、以已知的方式生產的氫氧化鎳正電極。其是採用了根據本發明的方式而後處理的，由此，作為該後處理的一部分， 將鹽溶液引入電極的活性物質中。實施該方法產生了氫氧化鎳正電極，其活性物質具有被引入其中的鹽溶液。作為實施所述方法的結果，電極被塗覆有鹽溶液形式的活化物質。這有利地引起了半導電和導電錶面層的形成，通過其提高了充電接收能力並可抑制任何不期望的溶脹和 /或老化過程。其結果是可實現現有產量的提高。因此本發明的要點不是在活性物質的生產中使用鹽溶液，而是真正的後處理。在用於實施根據本發明的方法的出發點的情況下， 「後處理」為以根據現有技術水平的已知方式所生產的氫氧化鎳正電極。本發明的要點是使在初期處理階段中所生產並基本上易於使用的這種氫氧化鎳正電極在初期生產階段之後經受額外的處理。因此基本上易於使用的氫氧化鎳正電極隨後被處理，即，使得鹽溶液引入到包含在電極的電極載體結構中的活性物質中。因此電極的活性物質隨後具有被加入其中的鹽溶液。不同於上述根據US 62215^B1和US 2006/0166099A1的現有技術水平，根據本發明的設計的要點也不是使用了鹽溶液形式的或包含有作為組分的鹽溶液的電解質。使用根據本發明的方法所生產的電極被後處理，即在鹽溶液被引入電極的活性物質中的情況下。 然後以這種方式設計的電極被插入到蓄電池的外殼中，其中用於最終蓄電池設計的電解質也必須以現有技術已知的方式被引入。優選地將金屬鹽溶液作為鹽溶液。在這種情況下，選擇鹽溶液以使得包含在其中的陰離子不對後來的電池反應產生有害影響。原則上，隨後通過所使用的鹽溶液，採用根據本發明的方法的實施例將不同種類的摻雜物引入電極的活性物質中，即引入電極表面。這些特別包括副族元素的金屬離子，比如鋅、錳、鐵、鈷、鈮、鎘、銅、釔、鑭系元素，或者也包括主族元素，比如鋁、鋇和鈹。根據本發明的優選實施例，通過真空浸漬產生鹽溶液的滲透，其中鹽溶液被活性物質吸收。根據這一程序，在早期生產工藝中產生的電極經受真空。其結果是，鹽溶液被活性物質吸收，其中鹽溶液具有對應的離子並在一定程度上也可被稱為活化物質。優選地，在這種情況下，電極的表面鹼性提供了所需物質從中性或弱酸性鹽溶液、優選為金屬鹽溶液中的析出。使用真空，換句話講，使用真空浸漬的具體優勢在於非常快速和均勻地將鹽溶液引入電極中，並因此引入其活性物質中。0. 001巴至0. 2巴，優選地0. 01巴至0. 15巴，甚至更優選地0. 1巴的壓力被用作
為真空浸漬期間的壓力。電極被保持在真空下的持續時間為10秒至5分鐘之間，更優選地從60秒至4分鐘，甚至更優選地從2至3分鐘。不言而喻，所提到的與壓力和保持周期相關的參數必須相應地根據活性物質的成分和鹽溶液的成分而選擇。一旦已將鹽溶液引入活性物質中，電極被從活化溶液，換句話講，從鹽溶液中移除，並隨後被乾燥。可在為此目的而設置的循環烘箱中進行這種乾燥。本發明的另一特徵提供了可實施具有後續乾燥的反覆浸漬。在各種情況下，不同的活化溶液，換句話講，不同的鹽溶液可被用於此。
本發明的其它特徵和優勢將由下面基於單一的附圖1的描述而呈現，其中， 圖1以圖解形式示出了根據本發明的方法的實施例。
附圖標記1根據現有技術水平的氫氧化鎳正電極的生產2後處理3真空浸漬4 箭頭5 乾燥6 箭頭
具體實施例方式用於實施根據本發明的方法的出發點為，根據第一工藝階段1生產根據現有技術水平的氫氧化鎳正電極。根據現有技術水平而生產的電極經受根據本發明的後處理2。作為後處理2的一部分，首先將活化溶液引入電極的活性物質中。在這種情況下， 優選地在真空中通過真空浸漬3將活化溶液引入活性物質中。為了這一目的，電極被引入到真空中。其結果是，活化溶液被自動地吸收到電極的活性物質中，且其滲入活性物質的活性材料微粒之間的間隙和電極的孔隙中。由此，活性物質設置有由活化溶液產生的活化物質。特別地，鹽溶液、優選為金屬鹽溶液可被用作為活化溶液。在這種情況下，金屬鹽溶液的離子構成了活化物質。在圖1的箭頭4所示出的真空浸漬3之後，提供了電極的乾燥5。根據箭頭6，真空浸漬3和隨後的電極的乾燥5可以反覆進行。在金屬鹽溶液作為活化溶液的情況下，這樣的溶液優選地與可在中和點處化學析出的、具有2和9之間的pH值的金屬離子一起使用。副族元素，特別是比如鋅、錳、鐵、鈷、鈮、鎘、銅、釔和/或鑭系元素被用作為活化溶液的陽離子。然而，也可分別使用主族元素，比如鋁、鋇和鈹，或者上述離子的混合物。優選地，活化溶液的陰離子是氧化還原穩定的，比如例如硼酸鹽、硫酸鹽、高氯酸鹽、磷酸鹽、偏磷酸鹽和/或矽酸鹽。
權利要求
1.一種用於生產鎳鎘或鎳金屬氫化物蓄電池的氫氧化鎳正電極的方法，其中，通過將鹽溶液引入包含在所述電極的電極載體結構中的活性物質內，對在所述方法的初期階段中生產的氫氧化鎳正電極進行後處理。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過在真空下對所述電極進行浸漬而引入所述鹽溶液，其中所述鹽溶液被所述活性物質吸收。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，提供了對後處理過的電極的乾燥。
4.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述真空浸漬在0.001巴至0.2 巴的壓力下進行。
5.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，以10秒至5分鐘的周期實施所述真空浸漬。
6.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，金屬鹽溶液被用作為所述鹽溶液。
7.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，實施具有後續乾燥的反覆的真空浸漬。
全文摘要
本發明涉及一種用於鎳金屬氫化物或鎳鎘蓄電池的氫氧化鎳正電極的生產方法。為了獲得具有改進的現有產量的氫氧化鎳正電極，本發明提出了用於鎳金屬氫化物蓄電池或鎳鎘蓄電池的氫氧化鎳正電極的生產方法，其中，通過將鹽溶液引入包含在電極的電極載體結構中的活性物質內，對在所述方法的初期階段中產生的氫氧化鎳正電極進行後處理。
文檔編號H01M4/48GK102544455SQ20111030618
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月9日 優先權日2010年10月9日
發明者施梅爾特·卡特婭, 本澤-阿爾莫斯·嘉寶, 歐姆·德特勒夫, 沙夫拉特·烏維, 馬戈爾夫·瑞訥 申請人:荷貝克電池系統股份有限公司