一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102610866 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 1 0 8 6 6 A *CN102610866A* (21)申请号 201210091095.3 (22)申请日 2012.03.30 H01M 10/26(2006.01) (71)申请人广州市云通磁电有限公司 地址 510800 广东省广州市花都区新华工业 区云峰路38号 (72)发明人詹炳然 罗社科 唐帮助 詹金俊 (74)专利代理机构武汉宇晨专利事务所 42001 代理人王敏锋 (54) 发明名称 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方 法 (57) 摘要 本发明公开了。

2、一种镍基碱性动力电池专用 电解液的制备方法，其步骤：第一步，将质量比为 13:0.30.6:0.10.2氢氧化钾、氢氧化钠及氢 氧化锂三者的混合物，在3545及搅拌的条 件下，用溶剂水溶解，配成混合碱的质量摩尔浓度 为57M的溶液。第二步，在3545及搅拌 的条件下，将质量比分别为混合碱质量的0.05 0.1%的电解液添加剂加入到第一步所配制的碱 溶液中，溶解，继续搅拌510分钟。工艺简单、添 加剂用量少、价格低，对改善镍基碱性电池性能效 果显著。用本发明制备的电解液所制造的镍基碱 性动力电池，在-3565温度范围工作环境条 件下能正常工作，电池充放电效率、大电流放电效 果、放电容量明显提高、。

3、循环使用寿命显著延长。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法，其步骤是： 第一步，将质量比为13:0.30.6:0.10.2氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混 合物，在3545及搅拌的条件下，用溶剂水溶解，配成混合碱的质量摩尔浓度为57M 的溶液； 第二步，在3545及搅拌的条件下，将质量比分别为氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化 锂三者的混合物质量的0.050.1%的电解液添加剂加入到第一步所配制的碱溶液中。

4、，溶 解，继续搅拌510分钟，获得一种镍基碱性动力电池专用电解液； 所述的主电解质为氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混合物； 所述的溶剂水为天然水、自来水、一次蒸馏水、二次蒸馏水或去离子水其中的一种； 所述的电解液添加剂为乙酸锂、乙二醇钠、硝酸钠、丙三醇以及钨酸钠中的三种、四种 或五种的混合物。 权 利 要 求 书CN 102610866 A 1/5页 3 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及化学电源技术领域，具体涉及一种镍基碱性动力电池专用电解液的制 备方法。该技术所制备的镍基碱性电池专用电解液，可用于制造各种型号的镍基碱性动力 电池、常见的一般镍基碱性。

5、电池，特别适用于制造用于高倍率充放电的镍基碱性动力电池。 背景技术 0002 目前，现有工业所制造镍基碱性电池(即以氢氧化镍为正极活性物质、氢氧化钾 溶液为电解液的电池，包括镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池以及镍铁电池等)所用的电解 液主要为浓度在56M(mol/L，以下简称M)氢氧化钾水溶液(以下简称氢氧化钾电解液 或电解液)或者氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂的混合电解液(以下简称混合碱性电解 液)。研究认为：电解液对电池性能影响很大，这是由于电解液成分和浓度与其导电性以 及电极反应密切相关，电解液的导电性和电极反应的可逆性直接影响着电池放电容量和中 值电压(候宪鲁等，高倍率A型MH-Ni电池的制。

6、备及其性能J.应用化学，2004，21(11)： 1169-1173)；并且电解液随着温度的降低电导率明显降低(陈人杰等，低温对储氢合金及 电解液性能的影响J.冶金工程，2007，27(2)：44-46)。显然，现有技术以氢氧化钾电解液 或者混合碱性电解液所制造的镍基碱性电池存在如下不足：第一、高温或者低温工作性能 差，甚至在较高(55以上)或较低(-30以下)电池完全无法工作；第二，动力型镍基碱 性电池大电流充放电效果差，影响电池组的正常工作，严重影响镍基碱性电池的应用范围； 第三、自放电严重，直接影响电池的容量和循环使用寿命；第四、析氧过电位较低，影响电池 充放电效率、电池容量及循环使用寿。

7、命。 发明内容 0003 为了解决现有技术存在的上述不足，本发明的目的是在于提供了一种镍基碱性动 力电池专用电解液的制备方法，其制备工艺简单、添加剂用量少、价格低，对改善镍基碱性 电池性能效果显著。在不改变现有的生产设备条件下，可以实现各种类型镍基碱性电池的 制造，特别适用于制造高容量、高倍率充放电的镍基碱性动力电池。用本发明技术一种镍 基碱性动力电池专用电解液制备方法制备的电解液所制造的镍基碱性动力电池，在-35 65温度范围工作环境条件下能正常工作，电池充放电效率、大电流放电效果、放电容量明 显提高、循环使用寿命显著延长。 0004 本发明通过下述技术方案予以实现： 0005 一种镍基碱性。

8、动力电池专用电解液的制备方法，所述的一种镍基碱性动力电池 专用电解液由主电解质、溶剂水和电解液添加剂组成；其中，主电解质为摩尔比为3 10.30.60.10.2的氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混合物；溶剂水为天 然水、自来水、一次蒸馏水、二次蒸馏水或去离子水中的一种；电解液添加剂为乙酸锂、乙二 醇钠、硝酸钠、丙三醇以及钨酸钠中的三种、四种或五种的混合物。 0006 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法，其步骤是： 说 明 书CN 102610866 A 2/5页 4 0007 第一步，将质量比为130.30.60.10.2氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧 化锂三者的混合物(以下简称“混合碱”)。

9、，在3545及搅拌的条件下，用溶剂水溶解，配 成混合碱的质量摩尔浓度为57M(Mmol/L，以下相同)的溶液。 0008 第二步，在3545及搅拌的条件下，将质量比分别为氢氧化钾、氢氧化钠及氢 氧化锂三者的混合物(混合碱)质量的0.050.1的电解液添加剂加入到第一步所配制 的碱溶液中，溶解，继续搅拌510分钟。即制得一种镍基碱性动力电池专用电解液。 0009 所述的主电解质为氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混合物； 0010 所述的溶剂水为天然水、自来水、一次蒸馏水、二次蒸馏水或去离子水其中的一 种。 0011 所述的电解液添加剂为乙酸锂、乙二醇钠、硝酸钠、丙三醇以及钨酸钠中的三种、 四种。

10、或五种的混合物。 0012 所述的一种镍基碱性动力电池专用电解液，就是按照上述方法制备而成。 0013 采用本发明的技术方案，可以取得如下明显的效果： 0014 用本发明技术制备的镍基碱性电池电解液所生产的镍基碱性电池，由于使用了能 够同时改善正极活性物质、负极活性物质及电解液性能的复合添加剂组合，使得1)正极活 性物质与负极活性物质的利用率大大提高，从而能有效提高电池的充放电效率，进而提高 电池的放电容量；2)提高了正极活性物质的有效利用，减少了正极活性物质及负极活性物 质在使用过程中的晶体形态的改变，使电极的大电流充放电效果显著提高；3)有效的提高 了电池的工作温度范围，电池能在-3065。

11、温度范围内有效地工作；4)有效地延长了电 池的循环使用寿命。 0015 本发明特别适用于制造各种型号的镍基碱性动力电池，也可用于各种类型、各种 型号的圆柱形、镍基碱性电池。 0016 与现有技术相比，本发明具有如下的优点和有益的效果： 0017 1、本发明制备的一种镍基碱性动力电池专用电解液，由于本发明制备的电解液所 用的主要原料都是常见的原料，来源丰富、价格低廉，因此生产成本低廉，特别适用于电解 液用量较大的镍基碱性动力电池生产领域的应用，而不会增加更多的生产成本； 0018 2、本发明制备的一种镍基碱性动力电池专用电解液，由于使用了价格相对低廉、 来源相对丰富的多种添加剂，而且添加剂的用量。

12、相对主电解质较少，在显著改善电池性能 的基础上，并不增加额外的生产成本； 0019 3、本发明制备的一种镍基碱性动力电池专用电解液，由于使用了能够同时改善正 极活性物质、负极活性物质及电解液性能的复合添加剂组合，使得正极活性物质与负极活 性物质的利用率大大提高，从而能有效提高电池的充放电效率，进而提高电池的放电容量， 同型号镍氢电池容量比现有技术增加了约120300mAh； 0020 4、本发明制备的一种镍基碱性动力电池专用电解液，由于使用了能够同时改善正 极活性物质、负极活性物质及电解液性能的复合添加剂组合，提高了正极活性物质的有效 利用，减少了正极活性物质及负极活性物质在使用过程中的晶体形。

13、态的改变，使电极的大 电流充放电效果显著提高，充放电效率比现有技术增加了约20； 0021 5、本发明制备的一种镍基碱性动力电池专用电解液，由于使用了能够同时改善正 极活性物质、负极活性物质及电解液性能的复合添加剂组合，有效的提高了电池的工作温 说 明 书CN 102610866 A 3/5页 5 度范围，电池能在-3065温度范围内有效地工作； 0022 6、本发明制备的一种镍基碱性动力电池专用电解液，由于使用了能够同时改善正 极活性物质、负极活性物质及电解液性能的复合添加剂组合，有效地延长了电池的循环使 用寿命，与现有技术生产的电解液所组装的电池相比，电池循环在较高倍率下的充放电性 能大大。

14、提高，5C倍率循环使用寿命均超过对比电池性能。 0023 7、本发明制备的一种镍基碱性动力电池专用电解液，由于使用了能够同时改善正 极活性物质、负极活性物质及电解液性能的复合添加剂组合，有效地延长了电池的循环使 用寿命，与现有技术生产的电解液所组装的电池相比，循环使用寿命增加了30120个循 环。 附图说明 0024 图1为一种电解液组装的SC型2000mAh镍氢电池在65时的放电容量曲线； 0025 图2为一种电解液组装的SC型2000mAh镍氢电池在45时的放电容量曲线； 0026 图3为一种电解液组装的SC型2000mAh镍氢电池在25时的放电容量曲线； 0027 图4为一种电解液组装的。

15、SC型2000、800mAh镍氢电池在0时的放电容量曲线； 0028 图5为一种电解液组装的SC型800mAh镍氢电池在-10时的放电容量曲线； 0029 图6为一种电解液组装的SC型800mAh镍氢电池在-35时的放电效率曲线； 0030 图7为一种电解液组装的SC型2000mAh镍氢电池在10时的放电容量曲线； 0031 其中：A或A本发明SC2000mAh型、SC800mAh型镍氢电池、B或B对比镍氢 电池；充放电都是在5C倍率条件下恒流充放电测试条件下完成。 具体实施方式 0032 下面结合实施例，对本发明做进一步详细的描述。 0033 实施例1： 0034 一种镍基碱性动力电池专用电。

16、解液的制备方法，其步骤是： 0035 第一步，将质量比为30.60.2氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混合 物，在44或45及搅拌的条件下，用溶剂一次蒸馏水溶解，配成混合碱的质量摩尔浓度为 5M的溶液。 0036 第二步，在35或36及搅拌的条件下，将质量比分别为混合碱质量的0.05的电 解液添加剂乙酸锂、乙二醇钠、硝酸钠，加入到第一步所配制的碱溶液中，溶解，继续搅拌5 分钟。 0037 所述的一种镍基碱性动力电池专用电解液，就是按照上述方法制备而成。 0038 以制备的一种镍基碱性电池电解液，组装的SC型2000mAh镍氢电池，在温度为 65条件5C倍率充放电条件下充放电，测试充放电循环性。

17、能、高低温性能等，并与对比试 验电池相同条件下测试，结果详见附图1。 0039 实施例2： 0040 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法，其步骤是： 0041 第一步，将质量比为1.50.350.12氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混 合物，在39或40或41及搅拌的条件下，用溶剂市售纯净水溶解，配成混合碱的质量摩尔 说 明 书CN 102610866 A 4/5页 6 浓度为5M的溶液。 0042 第二步，在35及搅拌的条件下，将质量比分别为混合碱质量的0.06的乙酸 锂、乙二醇钠、硝酸钠、丙三醇电解液添加剂，加入到第一步所配制的碱溶液中，溶解，继续 搅拌6分钟。 0043 所述的一。

18、种镍基碱性动力电池专用电解液，就是按照上述方法制备而成。 0044 以制备的一种镍基碱性电池电解液，组装的SC型2000mAh镍氢电池，在温度为 45条件5C倍率充放电条件下充放电，测试充放电循环性能、高低温性能等，并与对比试 验电池相同条件下测试，结果详见附图2。 0045 实施例3： 0046 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法，其步骤是： 0047 第一步，将质量比为20.40.16氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混合 物，在39或40或41及搅拌的条件下，用去离子水溶解，配成混合碱的质量摩尔浓度为6M 混合碱的溶液。 0048 第二步，在40及搅拌的条件下，将质量比分别为混合碱。

19、质量的0.07的乙二醇 钠、硝酸钠、丙三醇以及钨酸钠电解液添加剂，加入到第一步所配制的碱溶液中，溶解，继续 搅拌7分钟。 0049 所述的一种镍基碱性动力电池专用电解液，就是按照上述方法制备而成。 0050 以制备的一种镍基碱性电池电解液，组装的SC型2000mAh镍氢电池，在温度为 25条件5C倍率充放电条件下充放电，测试充放电循环性能、高低温性能等，并与对比试 验电池相同条件下测试，结果详见附图3。 0051 实施例4： 0052 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法，其步骤是： 0053 第一步，将质量比为2.50.450.18氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混 合物，在39或40。

20、或41及搅拌的条件下，用溶剂去二次蒸馏水溶解，配成混合碱的质量摩 尔浓度为6M的混合碱溶液。 0054 第二步，在39或40或41及搅拌的条件下，将质量比分别为混合碱质量的 0.08的乙酸锂、乙二醇钠、硝酸钠以及钨酸钠电解液添加剂，加入到第一步所配制的碱溶 液中，溶解，继续搅拌8分钟。 0055 所述的一种镍基碱性动力电池专用电解液，就是按照上述方法制备而成。 0056 以制备的一种镍基碱性电池电解液，组装的SC型2000mAh、SC型800mAh镍氢电 池，在温度为0条件5C倍率充放电条件下充放电，测试充放电循环性能、高低温性能等， 并与对比试验电池相同条件下测试，结果详见附图4。 0057。

21、 实施例5： 0058 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法，其步骤是： 0059 第一步，将质量比为2.80.280.19氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混 合物，在44或45及搅拌的条件下，用溶剂自来水溶解，配成混合碱的质量摩尔浓度为7M 的混合碱溶液。 0060 第二步，在44或45或46及搅拌的条件下，将质量比分别为混合碱质量的 0.09的乙酸锂、乙二醇钠、以及钨酸钠电解液添加剂，加入到第一步所配制的碱溶液中， 说 明 书CN 102610866 A 5/5页 7 溶解，继续搅拌9分钟。 0061 如上所述即制得一种镍基碱性动力电池专用电解液。 0062 以制备的一种镍基碱性电池。

22、电解液，组装的SC型800mAh镍氢电池，在温度 为-10条件5C倍率充放电条件下充放电，测试充放电循环性能、高低温性能等，并与对比 试验电池相同条件下测试，结果详见附图5。 0063 实施例6： 0064 一种镍基碱性动力电池专用电解液的制备方法，其步骤是： 0065 第一步，将质量比为30.60.2氢氧化钾、氢氧化钠及氢氧化锂三者的混合 物，在44或45及搅拌的条件下，用溶剂天然水溶解，配成混合碱的质量摩尔浓度为7M的 混合碱溶液。 0066 第二步，在44或45及搅拌的条件下，将质量比分别为混合碱质总量的0.1的 电乙酸锂、乙二醇钠、硝酸钠、丙三醇及钨酸钠，添加剂加入到第一步所配制的碱溶。

23、液中，溶 解，继续搅拌10分钟。 0067 如上所述即制得一种镍基碱性动力电池专用电解液。 0068 以制备的一种镍基碱性电池电解液，组装的SC型800mAh、SC型2000mAh镍氢电 池，在温度分别为-35、10条件5C倍率充放电条件下充放电，测试充放电循环性能、高 低温性能等，并与对比试验电池相同条件下测试，结果分别详见附图67。 说 明 书CN 102610866 A 1/4页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102610866 A 2/4页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102610866 A 3/4页 10 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102610866 A 10 4/4页 11 图7 说 明 书 附 图CN 102610866 A 11 。