[发明专利]一种镍氢电池的正极添加剂及正极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍氢电池，尤其涉及一种镍氢电池的正极添加剂及正极材料。

背景技术

目前，二次电池以铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池为主；其中，镍氢电池以其优异的综合性能成为最具实际应用价值的二次电池。随着电动工具和电动汽车的发展，对镍氢电池的性能提出了更高的要求，不仅要求电池在高温下有较高的充电效率，而且还要求电池要有良好的高倍率放电性能。

镍氢电池正极都是采用氢氧化镍电极，在充电时正极将同时发生以下2个反应：

Ni(OH)₂ + OH^- → NiOOH + H₂O + e     (1)

4OH^- → 2H₂O + O₂ + 4e               (2)

反应（1）是正极Ni(OH)₂的充电反应，反应（2）是氧气的生成反应。随着温度的升高，反应（2）的电位下降，引起反应（2）与反应（1）的电位差减小，两个反应竞争的结果导致正极充电效率严重下降。传统的镍氢电池，在60℃时电池充电效率一般只有40-60%，严重影响其在高温下的性能。

目前，改善电池高温性能的方法都是在电池的正极中加入正极添加剂，现有的正极添加剂一般为金属氧化物。这样虽然能够在一定程度上提高电池的高温充电效率，但是导致电池的内阻增大，从而影响镍氢电池的高倍率放电性能。并且现有的镍氢电池在高温充电效率仍有待提高。

发明内容

本发明为解决现有镍氢电池高温充电效率低、电池内阻大的技术问题，从而提供一种能使镍氢电池高温充电效率高、电池内阻小的镍氢电池正极添加剂。

一种镍氢电池的正极添加剂，其中，所述正极添加剂包括颗粒状的TiN和/或颗粒状的TiC。 

另外，本发明还提供一种镍氢电池正极材料，其包括Ni(OH)₂、CoO、添加剂以及粘结剂；所述添加剂为本发明所提供的镍氢电池的正极添加剂。

在镍氢电池正极中添加本发明提供的正极添加剂，能够提高镍氢电池在高温下的充电效率；同时，本发明提供的正极添加剂能够减少镍氢电池的内阻，提高其高倍率放电效率。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施方式和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式及实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种镍氢电池的正极添加剂，其中，所述正极添加剂包括颗粒状的TiN和/或颗粒状的TiC。

本发明优选对TiN和TiC进行表面氧化处理，在其表面形成保护层，以降低其在碱性电解液中的溶解损失。

在本发明中，所述表面氧化处理优选为：在300-350℃下将颗粒状的TiN、TiC置于纯氧气氛中3-5min。更优选的，所述纯氧气氛的压强为：0.1~0.2MPa。进行所述表面氧化处理后，在TiN、TiC的表面原子体系中键入氧原子，形成一层致密保护膜，该保护膜可以阻止TiN、TiC在碱性溶液中的溶解。同时，由于保护膜较薄，并没有改变TiN、TiC的内部晶体结构和相应参数，因而不会对TiN、TiC的性能造成影响。

优选的，所述正极添加剂的平均粒径均为100-200nm。更优选的，所述正极添加剂的平均粒径为130-160nm。在该粒径范围内的TiN和TiC颗粒具有较大的比表面积，能较好的分散于Ni(OH)₂周围，提高氧气在Ni(OH)₂电极上的析出电压。

同时，本发明还提供一种镍氢电池正极材料，其包括Ni(OH)₂、CoO、添加剂以及粘结剂；所述添加剂为本发明提供的镍氢电池的正极添加剂。

优选的，所述镍氢电池正极材料的组分重量百分比为：

Ni(OH)₂                  91~96%

CoO                     3~5%

添加剂                   0.5~3%

粘结剂                   0.5~1%。

优选的，以镍氢电池正极材料的重量为基准，所述添加剂的含量为1.5~2%。在此含量范围内，正极活性物质的比例较高，电池容量较大；同时能够提高电池的充电效率。