[发明专利]制备镍－氢电池的方法

说明书

本发明涉及一种制备镍—氢电池的方法，该电池具有一个含氢氧化镍作为主要活性材料的正电极、一个含贮氢合金作为主要材料的负电极、一个隔膜、一种碱性电解质、以及一个电池壳体。

具有含氢氧化镍作为主要活性材料的正电极、含贮氢合金作为主要材料的负电极、一个隔膜、一种碱性电解质、及一个电池壳体的镍—氢电池，其能量密度要比镍—镉电池高。此外，镍—氢电池不使用镉作为负极活性材料，使得对环境较佳。因此，当前较佳的是已使用镍—氢电池作为便携设备或电力汽车的能源。

已使用类似于镍—镉电池的那些部件作为镍—氢电池的正电极、隔膜、电解质和电池壳体。

使用AB₅和AB₂类型的金属间化合物作为负电极的贮氢合金。在这些化合物的AB₅型化合物中，各种不同的金属部分地取代了具有CaCu₅型晶体结构的金属间化合物LaNi₅中的La和Ni，使得放电容量、充电/放电循环寿命、高效放电特性等达到最佳(美国专利No.5284619)。另一方面，AB₂型是一种具有C14型(MgZn₂型)或C15型(MgCu₂型)晶体结构的拉弗斯相金属间化合物。还有，在这一贮氢合金中，将多种金属元素用于A和B位置，使得放电容量，充电/放电循环寿命等达到最佳(授予K，Sapru等人的美国专利No.4551400或授予J.Gamo等人的欧洲专利No.293660B1)。

在这种镍—氢电池中，存在有两个严重的问题。

首先，当该电池例如在充电/放电循环的早期于低温下，如-20℃以约1CmA的较高电流放电时，放电容量与室温下放电场合相比显著地降低并且在极端情况下变得难于达到放电容量。另一方面，当以约C/5mA的小电流进行放电时，则不存在任何问题，因为在-20℃温度下的放电容量值为于20℃下约90％的值。在重复例如约100次镍—氢电池的充电和放电操作的场合下，即使在-20℃下以1CmA电流进行放电，也可达到以相同电流在20℃下放电容量约60％的放电。然而，这一方法不是优选的，因为为能在低温下进行具有大电流的放电需要许多步骤，从而生产这种电池是昂贵的。

其次，镍—氢电池的自身放电速度等于或大于镍—镉电池。

已知的是，镍—镉电池的自身放电，主要是由于归因于来自原料盐并且是正极活性材料或负极活性材料中作为杂质的残余物，或聚酰胺隔膜的分解产物的硝酸根的“硝酸盐—亚硝酸盐往复”机理而造成的。当对于镍—氢电池时，在使用由利用含硝酸镍的溶液制得的烧结氢氧化镍电极作为正电极的场合下，在电池组装后使该电池在敞口装置中充电，并使电池保持在30—60℃温度下以消除硝酸根离子(公开的日本未审定专利申请平4—322071)。然而，在这一方法中，当电池在敞口装置中充电后保存时，碱性电解质吸附空气中的硝酸根，因而电解质被污染，或碱性电解质中的水被蒸发，从而电解质的密度或量变化。此外，在镍—氢电池中还存在这样一个问题，就是即使正极活性材料中的原料盐不合有硝酸根并且不使用聚酰胺隔膜，自身放电速度仍很高。通过在公开的日本专利申请No.平4—322071中所公开的方法不能解决这一问题。

为了解决第一个问题或另一类问题，已研究了镍—氢电池的化成条件。镍—氢电池的化成条件可粗略地被分类成首次充电条件，首次放电条件以及在使电池充电和放电后电池的搁置条件，这些条件已分别地被研究过。