CN111146408B - 一种铁镍电池负极的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁镍电池负极的制备方法，具体过程为：将锡酸盐、导电剂、粘合剂、活性四氧化三铁和添加剂混合均匀形成浆料，对导电基体进行拉浆、烘干、碾压、裁切制得铁镍电池负极，其中锡酸盐为锡酸锑或锡酸铋中的一种或多种。本发明制得的铁镍电池负极利用锡相对较高的析氢过电位以及电极电位较正的铋和锑来抑制充电时铁负极析氢反应，具有制备过程简单，无固废和废水产生及环保安全等优点。

Description

一种铁镍电池负极的制备方法

技术领域

本发明属于铁镍二次电池铁负极制备技术领域，具体涉及一种铁镍电池负极的制备方法。

背景技术

当前可供使用的方形二次电池主要有铅酸蓄电池和锂离子电池，其中铅酸蓄电池比能量低，一般只能达到30~35Wh/Kg，循环寿命在300~350次左右，需要较长的充电时间，同时铅是有毒重金属，生产过程和回收过程如果处理不当会对环境造成严重污染，已被世界各国限制生产和使用。而锂离子电池的比能量相对较高，但是锂离子电池存在大容量、高电压使用环境下安全性能差，同时面临废旧锂离子电池回收困难造成环境污染等一系列问题。碱性二次电池中的氢镍电池用到稀土等贵金属，使用成本较高，大规模推广使用较为困难；锌镍二次电池有较高的比能量和比功率，但是锌负极材料在使用时易产生锌枝晶，造成锌镍二次电池的使用寿命缩短，并且存在大容量电池制造困难等问题；铁镍二次电池使用寿命较长，安全环保，但是铁镍二次电池铁负极电位较负容易析氢，存在充电效率低、容易析氢而失水等问题。当前铁镍二次电池主要的研究大多集中在铁负极上，添加的元素基本以氧化物的形式出现，特别是钴元素的添加比较常见，若使用较多的贵金属作为添加剂应用，便失去了铁镍电池廉价的固有优势。

发明内容

本发明结合铁镍二次电池的特性，提供了一种能够有效提高析氢过电位及提高充电效率的铁镍电池负极的制备方法，该方法制得的铁镍电池负极利用锡相对较高的析氢过电位以及电极电位较正的铋和锑来抑制充电时铁负极析氢反应。本发明的制备过程简单，无固废和废水产生，环保安全。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种铁镍电池负极的制备方法，其特征在于具体过程为：将锡酸盐、导电剂、粘合剂、活性四氧化三铁和添加剂混合均匀形成浆料，对导电基体进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成铁镍电池负极，其中锡酸盐为锡酸锑或锡酸铋中的一种或多种。

进一步限定，所述锡酸盐、导电剂、粘合剂、活性四氧化三铁与添加剂的投料质量比为1-50:1-30:1-120:200-1000:5-15。

进一步限定，所述锡酸盐、导电剂、粘合剂、活性四氧化三铁与添加剂的投料质量比为25:15:75:500:10。

进一步限定，所述导电剂为导电石墨，粘合剂为2wt%的HPMC（羟丙基甲基纤维素），添加剂为50wt%的SBR（丁苯橡胶）。

进一步限定，所述导电基体为镀镍钢带、泡沫镍、泡沫铁或纤维镍。

进一步限定，所述的铁镍电池负极的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：以锡酸盐25g、活性四氧化三铁500g、浓度2wt%的HPMC 75g、导电石墨15g和浓度50wt%的SBR 10g合浆，以镀镍钢带为导电基体进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成负极；

步骤S2：以覆钴球镍500g、钴氧化物15g、浓度2wt%的CMC 100g、导电石墨80g、氧化钇4g和浓度60wt%的PTFE 10g合浆，以镀镍钢带为导电基体进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成正极；

步骤S3：采用0.3±0.2mm厚度的聚丙烯隔膜，将正极、负极、隔膜交错叠放或者卷绕，入壳、封口、加注6M的KOH电解液，装配成方形铁镍电池或圆柱铁镍电池；

该铁镍电池的负极在充电时有助于提高负极材料的析氢过电位，进而提高铁镍电池的充电效率；放电时能减弱钝化现象，阻止内阻的增大，从而提高了铁镍电池的放电效率和放电平台且没有第二平台。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明制得的铁镍电池负极与单独使用四氧化三铁或铁粉作为负极的电池相比，能够有效提高铁镍电池的比容量，减小电极膨胀、减少析气量及延长电池的使用寿命。用该材料制成的负极在充电时有助于提高负极材料的析氢过电位，进而提高电池的充电效率；放电时能减弱钝化现象，阻止内阻的增大，从而提高了电池的放电效率和放电平台且没有第二平台。

附图说明

图1是实施例1制得含有Sb₂Sn₂O₇负极与普通负极的充放电对比曲线。

图2是实施例2制得含有Bi₂Sn₂O₇负极与普通负极的充放电对比曲线。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

1、以Sb₂Sn₂O₇ 25g、活性四氧化三铁500g、浓度2wt%的HPMC 75g、导电石墨15g和浓度50wt%的SBR 10g合浆，以镀镍钢带为导电骨架进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成负极。

2、以覆钴球镍500g、钴氧化物15g、浓度2wt%的CMC 100g、导电石墨80g、氧化钇4g和浓度60wt%的PTFE10g合浆，以镀镍钢带为导电骨架进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成正极。

3、采用0.3±0.2mm厚度的聚丙烯隔膜。

4、将正极、负极、隔膜交错叠放或者卷绕，入壳、封口、加注6M的KOH电解液，装配成方形铁镍电池或圆柱铁镍电池。

5、化成后进行充放电试验。

实施例2

1、以Bi₂Sn₂O₇ 25g、活性四氧化三铁500g、浓度2wt%的HPMC 75g、导电石墨15g和浓度50wt%的SBR 10g合浆，以镀镍钢带为导电骨架进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成负极。

2、以覆钴球镍500g、钴氧化物15g、浓度2wt% CMC 100g、导电石墨80g、氧化钇4g和浓度60wt%的PTFE10g合浆，以镀镍钢带为导电骨架进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成正极。

3、采用0.3±0.2mm厚度的聚丙烯隔膜。

4、将正极、负极、隔膜交错叠放或者卷绕，入壳、封口、加注6M的KOH电解液，装配成方形铁镍电池或圆柱铁镍电池。

5、化成后进行充放电试验。

本发明制得的铁镍电池负极，通过与常规铁镍电池负极的充放电曲线的对比显示，含有锡酸盐的铁镍电池能有效降低充电电压、提高了克容量、提升了化成速度和放电平台并减少了析氢量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (5)

1.一种铁镍电池负极的制备方法，其特征在于具体过程为：将锡酸盐、导电剂、粘合剂、四氧化三铁和添加剂混合均匀形成浆料，对导电基体进行拉浆、烘干、碾压、裁切制得铁镍电池负极，其中锡酸盐为锡酸锑，粘合剂为2wt%的HPMC，添加剂为50wt%的SBR，所述锡酸盐、导电剂、粘合剂、四氧化三铁与添加剂的投料质量比为1-50:1-30:1-120:200-1000:5-15。

2.根据权利要求1所述的铁镍电池负极的制备方法，其特征在于：所述锡酸盐、导电剂、粘合剂、四氧化三铁与添加剂的投料质量比为25:15:75:500:10。

3.根据权利要求1所述的铁镍电池负极的制备方法，其特征在于：所述导电剂为导电石墨。

4.根据权利要求1所述的铁镍电池负极的制备方法，其特征在于：所述导电基体为镀镍钢带、泡沫镍、泡沫铁或纤维镍。

5.一种铁镍电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：以锡酸盐25g、活性四氧化三铁500g、浓度2wt%的HPMC 75g、导电石墨15g和浓度50wt%的SBR 10g合浆，以镀镍钢带为导电基体进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成负极，所述锡酸盐为锡酸锑；

步骤S2：以覆钴球镍500g、钴氧化物15g、浓度2wt%的CMC 100g、导电石墨80g、氧化钇4g和浓度60wt%的PTFE 10g合浆，以镀镍钢带为导电基体进行拉浆、烘干、碾压、裁切制备而成正极；

步骤S3：采用0.3±0.2mm厚度的聚丙烯隔膜，将正极、负极、隔膜交错叠放或者卷绕，入壳、封口、加注6M的KOH电解液，装配成方形铁镍电池或圆柱铁镍电池；

该铁镍电池的负极在充电时有助于提高负极材料的析氢过电位，进而提高铁镍电池的充电效率；放电时能减弱钝化现象，阻止内阻的增大，从而提高了铁镍电池的放电效率和放电平台且没有第二平台。

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