CN101694875B - 一种动力型镍/金属氢化物电池极板表面改性方法 - Google Patents

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Abstract

一种动力型镍/金属氢化物电池极板表面改性方法，包括将用嵌漏法制备的经过烘干、压片和裁剪的电池的正负极板置于等离子炉真空室的阴极盘上，电池的正负极板与阴极盘之间电绝缘，将真空室抽真空；后向真空室充入H2或者N2处理气体，然后在等离子炉真空室的阴阳极间施加脉冲直流电压，在200-500℃温度下，处理0.3-2小时，冷却后完成处理。本发明的有益效果是：经本发明处理的正负极电极板，可以降低制造成本，电极极板表面微结构纳米化，可极大地活化电极极板表面，提高电子离子的交换系数，提高电池的高速放电能力和性能，可提高电池的寿命。该技术处理可应用于大功率动力型镍/金属氢化物二次电池生产。

Description

一种动力型镍/金属氢化物电池极板表面改性方法
技术领域
本发明属于镍/金属氢化物二次电池技术领域，特别涉及动力型镍/金属氢化物电池电极板表面等离子改性方法。
背景技术
镍/金属氢化物二次电池，具有无环境污染、高效、高速放电性能强等特点，可作为便携式电器电源、模型赛车、玩具枪、遥控飞机快艇、数码相机等大功率电子产品电源和电动工具动力电源，尤其是可以作为电动汽车、电动摩托车等的动力电源使用，具有广阔的应用前景。
镍/金属氢化物电池的性能不仅取决于电池的结构和活性物质成分，而且取决于电池电极板的制造工艺。研究表明影响镍/金属氢化物电池寿命的关键因素之一是负极板中贮氢合金的粉化----即贮氢合金的氧化-粉化机制和正极活性粉末的脱落。为解决上述问题，已有技术的做法是对正极采用加热烧结或离子束注入处理(见CN021145571，2002)，对负极采用贮氢合金粉末包覆镍、铜等金属或者采用等离子烧结处理(见CN2007101941924，2007)或者在极板表面镀镍。上述方法的不足是：离子注入和等离子烧结方法，所有设备昂贵、生产成本高；粉末包覆方法活性物质利用率低，且存在镀液的环境污染问题，而电极极板表面电镀金属对提高电池的高效放电能力不利，同时也存在镀液的环境污染问题。
为提高镍/金属氢化物电池的高速放电能力，科研人员一方面发展高性能的正负极活性材料，一方面采取表面改性的方式，提高电极板表面的活性，专利CN021145571，2002公开了一种离子注入的方法，但其处理成本较高。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种大容量动力型镍/金属氢化物二次电池正负电极极板的处理方法，该方法对大容量动力型镍/金属氢化物二次电池正负极板进行等离子表面改性处理，能使电极板表面活化和活性物质颗粒接触电阻降低，电极板导电性提高，电池内阻降低，增大表面的离子电子交换电流密度，提高电池放电电流和提高电池寿命。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种动力型镍/金属氢化物电池极板表面改性方法，包括采用嵌漏法制备电池的正负极板，并经过烘干、压片、裁剪和使用等离子炉对镍/金属氢化物电池极板进行表面改性，其特征为：所述使用等离子炉对镍/金属氢化物电池极板进行表面改性包括以下步骤：1)将用嵌漏法制备的经过烘干、压片和裁剪的电池的正负极板置于等离子炉真空室的阴极盘上，正负极板与阴极盘之间电绝缘，将真空室抽真空至5×10-2Pa；2)向真空室充入处理气体，处理气体为H2或者N2，使真空室的气压至10-103Pa；3)在等离子炉真空室的阴阳极间施加400-900V脉冲直流电压，使等离子炉真空室内形成等离子体，此时正负极板在阴极盘上呈电悬浮状态，使正负极板处于被等离子体完全包围的状态；4)在200-500℃温度下，处理0.3-2小时，冷却后完成处理。
所述的一种动力型镍/金属氢化物电池极板表面改性方法，其特征为：所述等离子炉是低压真空辉光等离子炉。
本发明所达到的有益效果和益处是：
采用等离子体处理镍/金属氢化物二次电池的正负极电极板，可以降低制造成本。电极极板在等离子体轰击下，表面微结构纳米化，极大地活化了电极极板表面，提高了电子离子的交换系数，提高了电池的高速放电能力和性能，获得了动力型电池的大电流放电能力，提高了电池的寿命。用该技术处理的镍/金属氢化物电池电极极板可应用大功率动力型镍/金属氢化物二次电池生产。
具体实施方式
下面结合给出的实施例，对本发明做进一步的详细说明。本发明的内容不限于下列实施例的内容。
实施例一：使用等离子气氛进行处理的步骤和条件如下：
1)采用嵌漏法制备电池的正负极板，烘干、压片、裁剪；
2)将裁剪制成的电池极板放入真空室的阴极盘上，并保持与阴极盘绝缘，抽真空至5×10-2Pa；
3)充入处理的工作气体H2，使辉光等离子炉的真空室气压达到800Pa，在辉光等离子炉的阴阳极间施加脉冲直流电压700V，形成等离子体，此时电池极板处于电悬浮状态，等离子体包围被处理的电池电极板，在450℃温度下对电池极板处理0.5小时，之后冷却完成极板的表面改性处理。
实施例二：使用等离子气氛进行处理的步骤和条件如下：
1)采用嵌漏法制备电池的正负极板，烘干、压片、裁剪；
2)将裁剪制成的电池极板放入真空室的阴极盘上，并保持与阴极盘绝缘，抽真空至5×10-2Pa；
3)充入处理的工作气体N2，使辉光等离子炉的真空室气压达到100Pa，在辉光等离子炉的阴阳极间施加脉冲直流电压600V，形成等离子体，此时电池极板处于电悬浮状态，等离子体包围被处理的电池电极板，在200℃温度下对电池极板处理2.0小时，之后冷却完成极板的表面改性处理。
实施例三：使用等离子气氛进行处理的步骤和条件如下：
1)采用嵌漏法制备电池的正负极板，烘干、压片、裁剪；
2)将裁剪制成的电池极板放入真空室的阴极盘上，并保持与阴极盘绝缘，抽真空至5×10-2Pa；
3)充入处理的工作气体N2，使辉光等离子炉的真空室气压达到500Pa，在辉光等离子炉的阴阳极间施加脉冲直流电压800V，形成等离子体，此时电池极板处于电悬浮状态，等离子体包围被处理的电池电极板，在300℃温度下对电池极板处理1.0小时，之后冷却完成极板的表面改性处理。
上述实施例中的动力型镍/金属氢化物电池极板经过上述表面改性处理，提高了电池电极板的表面微结构纳米化水平，极大地活化了电极极板表面，提高了电子离子的交换系数，提高了电池的高速放电能力和性能，获得了动力型电池的大电流放电能力，提高了电池的寿命。

Claims (2)

1.一种动力型镍/金属氢化物电池极板表面改性方法，包括采用嵌漏法制备电池的正负极板，经烘干、压片、裁剪和使用等离子炉对镍/金属氢化物电池极板进行表面改性，其特征为：所述使用等离子炉对镍/金属氢化物电池极板进行表面改性包括以下步骤：1)将用嵌漏法制备的经过烘干、压片和裁剪的电池的正负极板置于等离子炉真空室的阴极盘上，正负极板与阴极盘之间电绝缘，将真空室抽真空至5×10-2Pa；2)向真空室充入处理气体，处理气体为H2或者N2，使真空室的气压至10-103Pa；3)在等离子炉真空室的阴阳极间施加400-900V脉冲直流电压，使等离子炉真空室内形成等离子体，此时正负极板在阴极盘上呈电悬浮状态，使正负极板处于被等离子体完全包围的状态；4)在200-500℃温度下，处理0.3-2小时，冷却后完成处理。
2.根据权利要求1所述的一种动力型镍/金属氢化物电池极板表面改性方法，其特征为：所述等离子炉是低压真空辉光等离子炉。
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