一種鎳鋅碳動力蓄電池的製作方法

2023-06-30 19:19:16

專利名稱：一種鎳鋅碳動力蓄電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蓄電池，特別是一種鎳鋅碳動力蓄電池。
背景技術：
Ni-Zn_C(鎳鋅碳)動力蓄電池具有比能量大、工作電壓高、原材料價格便宜、無汞無鎘等優點，是電動摩託和純電動汽車等純電動交通工具的理想電源。該電池的研究與探索解決了鋅鎳動力電池鋅枝晶的生長過快、電極的變形、鋅極的腐蝕與溶解、電池過充鼓起變形等技術缺陷；屬於鋅鎳動力電池的替代產品。鋅鎳動力電池是近期發展起來的一種高能量密度(即比能量)的新型鹼性蓄電池。鋅鎳電池在性能上具有容量大、比能量高(一般為鎘鎳電池的2-3倍，為氫鎳電池的I. 5倍)、比功率大(可超過200W/kg)，開路電壓高達1.75V，工作溫度範圍寬廣(-20 60°C)， 安全性高、無記憶效應、可大電流快速充放電等特點。鋅鎳動力電池的正極採用鎳電極，負極採用鋅電極，貯藏量豐富，價格便宜，電池的生產和使用過程對環境不產生任何汙染，其電池性能遠遠高於鎘鎳和氫鎳電池。但是，鋅鎳動力電池存在著鋅枝晶的生長過快、電極的變形、鋅極的腐蝕與溶解、電池過充鼓起變形、自放電大等技術缺陷，具體分析如下鋅鎳電池放電反應方程式為Posit electrode 正極2Ni00H+2H20+2e_-2Ni (OH) 2+20H_Negative electrode 負極Zn+20H_-Zn (OH) 2+2e_總反應方程式2Ni00H+2H20+Zn-2Ni (OH) 2+Zn (OH) 2 鋅鎳電池開路電壓 L 73V,工作電壓
I.6V，理論比能量334Wh/Kg，實際比能量約60Wh/Kg。近年來由於人們對環境問題的關注，鋅鎳電池作為一種清潔能源相當大的優勢；鋅鎳電池具有工作電壓高、能量密度高、安全性好、成本低等優點，缺點是循環壽命低。由於鋅鎳電池結構設計不合理、材料選擇不當、添加劑的選擇與量控制不合理、隔膜選擇不當和工藝不合理，使鋅鎳電池存在如下問題。I、電池壽命短，一般在100 200周期以內；2、鋅枝晶的生長過快；3、電極的變形如鋅極的腐蝕與溶解；4、過充。由於以上原因使鋅鎳電池在充放電過程中產生的鋅枝晶、溶解等導致的循環壽命差的問題一直未得到很好解決。
發明內容本發明的目的是提供一種鋅枝晶的生長合理、壽命長的鎳鋅碳動力蓄電池。[0018]本發明的目的是這樣實現的，一種鎳鋅碳動力蓄電池，它至少包括正極、隔板、負極，隔板在正極和負極之間，隔板與負極之間有納米碳和鎳網的組合體。納米碳和鎳網的組合體是在鎳網表面塗鍍納米碳。納米碳和鎳網的組合體是以納米碳膜附著在鎳網5的上下面上。鎳網厚度在IO-IOOum之間。本實用新型的優點是本發明由於在隔板與負極之間有納米碳和鎳網的組合體，它規避了「超級碳鋅電池」 「鎳鋅電池」 「鎳氫電池」的技術劣勢，使「鎳氫電池」及「鋅鎳」電池中原來存在的問題能得到有效解決，極大地提高了該動力電池的容量和循環壽命(壽命可達500-1400次)。下面結合實施例附圖對本實用新型作進一步說明

圖I是本實用新型實施例I結構示意圖；圖2是本實用新型實施例2結構示意圖。圖中，I、正極；2、隔板；3、納米碳；4、負極；5、鎳網；6、納米碳膜；7、組合體。
具體實施方式
實施例I如圖I所示，一種鎳鋅碳動力蓄電池，它至少包括正極I、隔板2、負極4，隔板2在正極I和負極4之間，隔板2與負極4之間有納米碳和鎳網的組合體7 ;納米碳和鎳網的組合體7是在鎳網5表面塗鍍納米碳3 ;鎳網厚度在10um。實施例2如圖2所示，一種鎳鋅碳動力蓄電池，它至少包括正極I、隔板2、負極4，隔板2在正極I和負極4之間，隔板2與負極4之間有納米碳和鎳網的組合體7 ;納米碳和鎳網的組合體7是以納米碳膜6附著在鎳網的上下面上，鎳網厚度在lOOum。具體做法是I)超級Ni-Zn-C (鎳鋅碳)電池中的碳材料只負責引出電流，並不參與反應。研究實驗表明隔膜對電池的容量與壽命影響極為明顯；鋅離子能夠在碳材料中可逆地嵌入和脫嵌，所以將超薄多孔納米碳-鎳網疊加在隔膜上可大大延長蓄電池壽命；2)選用面電阻小、吸鹼率大、綜合性能好的隔膜可保證電池內合適的電解液量，從而也可以提聞電池的循環壽命。並在正負極間的隔膜上疊加超薄多孔納米碳-鎳網抑制鋅枝晶生長;3)正極採用羥基氧化鎳及納米Ni (OH) 2及a Ni (OH) 2等複合材料，通過添加合適的Zn元素添加劑等，可大大提高氫氧化鎳的活性；並對該正極合金進行一定工藝的表面處理，這樣可以提高合金的抗粉化、氧化或耐酸鹼腐蝕的能力。4)在負極按照一定比例添加以下特製的添加劑Α)特製多形貌鋅酸鈣；B)以聚氨酯類樹脂作為原料，在700°C的熱解溫度下熱解所得的碳材料組裝成的蓄電池具有較大的比容量。對鎳電極性能的改進可以從五個方面入手，一方面選擇合適的工藝條件合成比容量和其它性能較高的Ni (OH) 2 ;另一方面可通過尋找合適的添加劑；第三是關鍵要選好「面電阻小、吸鹼率大、綜合性能好」的隔膜；第四是正極板I和負極板4滲雜或納米包覆材料，進行納米改性。第五是科學合理的設計該電池的結構。
權利要求1.一種鎳鋅碳動力蓄電池，其特徵是它至少包括正極(I)、隔板(2)、負極(4)，隔板(2)在正極⑴和負極⑷之間，隔板(2)與負極⑷之間有納米碳和鎳網的組合體(7)。
2.根據權利要求I所述的一種鎳鋅碳動力蓄電池，其特徵是納米碳和鎳網的組合體(7)是在鎳網(5)表面塗鍍納米碳(3)。
3.根據權利要求I所述的一種鎳鋅碳動力蓄電池，其特徵是納米碳和鎳網的組合體(7)是以納米碳膜(6)附著在鎳網(5)的上下面上。
4.根據權利要求2所述的一種鎳鋅碳動力蓄電池，其特徵是鎳網(5)厚度在IO-IOOum 之間。
專利摘要本實用新型涉及一種蓄電池，特別是一種鎳鋅碳動力蓄電池。它至少包括正極(1)、隔板(2)、負極(4)，隔板(2)在正極(1)和負極(4)之間，隔板(2)與負極(4)之間有納米碳和鎳網的組合體(7)。它使「鎳氫電池」及「鋅鎳」電池中原來存在的問題能得到有效解決，極大地提高了該動力電池的容量和循環壽命(壽命可達500-1400次)。
文檔編號H01M10/30GK202712363SQ201220218519
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者張志平 申請人:張志平