镍氢电池负极用储氢合金粉的表面处理方法

摘要

本发明公开一种镍氢电池负极用储氢合金粉的表面处理方法，步骤如下：称取一定量的储氢合金粉、无水乙醇以及正硅酸乙酯进行加热搅拌，直至无水乙醇挥发干净，此时，储氢合金粉表面均匀的包覆有正硅酸乙酯的膜，将其在空气中水解缩聚则在储氢合金粉表面形成SiO

说明书

技术领域

本发明涉及镍氢电池材料技术领域，特别涉及一种镍氢电池负极用储氢合金粉的表面处理方法。

背景技术

镍氢电池由于具有使用安全和环境友好的优点，至今在通讯与数码产品、电动工具、仪器仪表、玩具等领域应用越来越广泛。但是，由于镍氢电池内部处于一个碱性环境，电池的充放电循环会对电池负极用的储氢合金粉造成电化学腐蚀，从而进一步造成了电池使用寿命的衰减。因此镍氢电池的抗腐蚀和循环使用寿命问题一直是其取代镍镉电池、干电池以及各镍氢电池生产厂家提高产品性价比的主要突破口。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能提高镍氢电池负极用储氢合金粉的抗腐蚀性能，并能延长电池循环充放电使用寿命的镍氢电池负极用储氢合金粉的表面处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种镍氢电池负极用储氢合金粉的表面处理方法，具体处理步骤如下：

(1)将无水乙醇(CH₃CH₂OH)、储氢合金粉和正硅酸乙酯(C8H20O4Si；CH3CH2OSi(OCH2CH3)3，Si(OCH₂CH₃)₄)按照上述顺序依次加入反应容器中；

(2)然后进行加热搅拌，直至其中无水乙醇挥发干净；将此时的储氢合金粉暴露在空气中，使储氢合金粉表面形成二氧化硅(SiO₂)凝胶膜；

(3)将步骤(2)的表面形成SiO₂凝胶膜的储氢合金粉粉末置于真空炉中慢慢加温，至一定温度保温处理数小时，即得到表面经处理过的储氢合金粉。

上述的步骤(1)中的储氢合金粉、无水乙醇和正硅酸乙酯的质量比为1∶5～10∶0.05～0.1。

上述的步骤(2)中的加热搅拌的加热温度为60～90℃；所述的储氢合金粉暴露在空气中的时间为24～48h。

上述的步骤(3)中表面形成SiO₂凝胶膜的储氢合金粉粉末置于真空炉中以80～100℃/小时的升温速度加温至550～700℃，再保温4～6小时。

为了更明确本发明上述镍氢电池负极用储氢合金粉的表面处理方法，完整的表面处理步骤如下

(1)将无水乙醇、储氢合金粉和正硅酸乙酯按上述顺序依次加入反应容器中，上述的储氢合金粉、无水乙醇和正硅酸乙酯的质量比为1∶5～10∶0.05～0.1；

(2)然后加热60～90℃搅拌上述反应混合物，直至其中无水乙醇挥发干净(闻不到乙醇的味道，判定乙醇挥发干净)，此时储氢合金粉表面形成了均匀的正硅酸乙酯膜，将此时的储氢合金粉暴露在空气中24～48h，使之吸收大气中的水分，正硅酸乙酯经水解缩聚在储氢合金粉表面形成SiO₂凝胶膜；

(3)将步骤(2)中表面形成SiO₂凝胶膜的储氢合金粉粉末置于真空炉中以80～100℃/小时的升温速度加温至550～700℃，再保温4～6小时即得到本发明表面处理后的储氢合金粉。

上述储氢合金粉、无水乙醇和正硅酸乙酯的质量比优选为1∶5∶0.08。

上述的储氢合金粉为过200目筛的储氢合金粉。

本发明上述的表面处理的储氢合金粉，在没有处理之前是目前市售的3％(质量比)Co含量的AB₅型储氢合金。

本发明的优点和有益效果：本发明镍氢电池负极用储氢合金粉表面处理方法获得的储氢合金粉，其在镍氢电池使用中具有提高镍氢电池负极合金粉抗腐蚀性能，并能延长电池循环充放电使用寿命(从图2、3、4循环寿命曲线可以看出，经表面处理后试样的电化学循环寿命明显高于未经表面处理的；从表1可得660次循环后，表面处理过的合金容量比未经表面处理过的高出21.1～24.3％)的优点。同时，本发明合金粉的表面处理方法与现有合金粉表面处理技术相比，操作简单，且不改变原有合金粉成份。

附图说明

图1为实施例2与比较例的X-射线衍射图。

图2为实施例1与比较例的电化学循环寿命图。

图3为实施例2与比较例的电化学循环寿命图。

图4为实施例3与比较例的电化学循环寿命图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

(1)将无水乙醇、储氢合金粉(市售的3％(质量比)Co含量的AB₅型储氢合金粉，过200目筛的储氢合金粉)和正硅酸乙酯按上述顺序依次加入反应容器中，上述的储氢合金粉、无水乙醇和正硅酸乙酯的质量比为1∶5∶0.05；

(2)然后加热80℃搅拌上述反应混合物，直至其中无水乙醇挥发干净，此时储氢合金粉表面形成了均匀的Si(OCH₂CH₃)₄膜，将此时表面形成了均匀的Si(OCH₂CH₃)₄膜的储氢合金粉暴露在空气中48h，使之吸收大气中的水分，则Si(OCH₂CH₃)₄经水解缩聚在储氢合金粉表面形成SiO₂凝胶膜；

(3)将步骤(2)中表面形成SiO₂凝胶膜的储氢合金粉粉末置于真空炉中以85℃/小时的速度加温至600℃，在此温度保温5小时即得到表面处理后的储氢合金粉。

实施例2

本实施例中储氢合金粉、无水乙醇和正硅酸乙酯的质量比为1∶5∶0.08，其他同实施例1。

实施例3

本实施例中储氢合金粉、无水乙醇和正硅酸乙酯的质量比为1∶10∶0.1，其他同实施例1。

比较例

比较例直接采用目前市售的3％(质量比)Co含量的AB₅型储氢合金，化学式为MmNi_4.06Co_0.23Mn_0.38Al_0.33。

将上述实施例1～3制得的表面处理的合金粉样品利用目前实验室通用的开口三明治式电化学制样和测试方法，在21℃温度下，0.2C电流充放电循环5次对样品活化处理。将活化处理好的试样在0.1C电流下充放电循环660次左右，测试试样经表面处理(treated samples)后以及未经处理(untreated samples)样品的寿命循环性能。

将实施例2和比较例(未表面处理)分别做X-射线衍射图，将实施例1、2、3分别做循环寿命与未表面处理例进行比较。

从图1的X-射线衍射图可看出，实施例2的储氢合金经表面处理后与未经表面处理的试样均为典型的CaCu₅结构，这说明表面覆盖的SiO₂膜没有破坏储氢合金原来的结构。

从图2、3、4循环寿命曲线可以看出，经表面处理后试样的电化学循环寿命明显高于未处理的比较例。

21℃下以1C电流充放电72分钟后，放电至1.0V，循环660次后测得各试样的衰减情况见表1.

表1实施例1～3表面处理的合金粉样品充放电循环寿命衰减情况与比较例比较

注：表1中的容量保持率(％)＝(660次循环后容量/最高容量)X100％。

通过表1测试结果可以看出，经本发明表面处理方法处理后的储氢合金的寿命均明显好于未处理的储氢合金。660次循环后，表面处理过的合金容量比未处理过的高出21.1～24.3％。

本发明的储氢合金表面处理方法，具有操作简单，处理后的储氢合金抗腐蚀能力加强，循环寿命显著提高等优点。