用于电化学电池的电极的制备方法技术

一种制备电化学电池的电极的方法。优选通过在挤出机内混合并加热活性电极材料和聚合物粘合剂，形成活性组合物而制备电极。从挤出机的开口挤出活性组合物的材料片，其可固定至导电支持体上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于电化学电池的电极。具体地说，本专利技术涉及。
技术介绍
在可充电电化学电池中，重量和轻便是重要的考虑因素。对于可充电的蓄电池，具有长的操作寿命而不需要定期维护也是有利的。可充电蓄电池用于各种消费设备，例如计算器、手提收音机和移动电话。它们通常装配在密封动力包内，该动力包设计为具体装置的固有部分。可充电蓄电池可以装配为大的“电池模块”或“电池堆”。可充电蓄电池可分为“非水”电池或“含水”电池。非水电化学蓄电池的一个实例为锂离子电池，其使用插入化合物作为阳极和阴极，还使用液态有机或聚合物电解质。含水电化学电池可分为“酸性”或“碱性”。酸性电化学蓄电池的一个实例为铅-酸电池，其使用二氧化铅作为正极的活性材料，用高表面积多孔结构的金属铅作为负极的活性材料。碱性电化学电池的实例为镍镉(Ni-Cd)电池和镍-金属氢化物(Ni-MH)电池。Ni-MH电池使用以吸氢合金负极作为活性材料的负极。吸氢合金能可逆地电化学储氢。Ni-MH电池典型地使用以氢氧化镍为活性材料的正极。负极和正极分隔在碱性电解质如氢氧化钾中。当施加电流通过Ni-MH蓄电池时，通过吸收电化学水放电反应形成的氢并且电化学产生羟基离子，负极的吸氢合金活性材料被充电，如方程式(1)中所示负极反应是可逆的。放电时，储存的氢从金属氢化物释放，形成水分子并释放电子。称为“Ovonic”合金的某些吸氢合金通过在主基质中掺入选择的改性元素，改变局部化学有序性和局部结构有序性而获得。相对单相或多相晶体材料，无序吸氢合金具有密度大量增加的催化活性位点和储存位点。这些额外位点引起电化学充电/放电的效率增加，电能储存能力增加。储存位点的本质和数量甚至可独立于催化活性位点来设计。更具体地说，当结合力在适合于二次电池用途的可逆性范围内时，改变这些合金以允许大量储存解离的氢原子。基于上述无序材料，制备了某些极有效的电化学储氢合金。它们为Ti-V-Zr-Ni型活性材料，例如美国专利4,551,400(“400专利”)中公开的，其公开内容通过引用结合到本文中。这些材料可逆地形成氢化物以储存氢。所有“400专利”中使用的材料利用了一类Ti-V-Ni组合物，其中至少存在Ti、V和Ni，可用Cr、Zr和Al改性。“400专利”的材料为多相材料，其可包含但不限于一个或多个具有C14和C15型晶体结构的相。也用于可充电氢储存负极的其它Ti-V-Zr-Ni合金描述于美国专利4,728,586(“586专利”)，其内容通过引用结合到本文中。“586专利”描述了具体亚类的Ti-V-Ni-Zr合金，包含Ti、V、Zr、Ni和第五种成分Cr。“586专利”提到合金Ti、V、Zr、Ni和Cr成分外的添加剂和改性剂的可能性，并一般性讨论了具体的添加剂和改性剂、这些改性剂的量和相互作用和从中可期望的具体益处。其它吸氢合金材料讨论于美国专利5,096,667、5,135,589、5,277,999、5,238,756、5,407,761和5,536,591，其内容通过引用结合到本文中。在Ni-MH蓄电池的氢氧化镍正极发生的反应如方程式(2)所示(2)。在该电化学电池的首次化成充电后，氢氧化镍被氧化形成羟基氧化镍。电化学电池的放电时，羟基氧化镍被还原形成β氢氧化镍，如以下反应所示(3)。正极的充电效率和正极材料的利用受析氧过程影响，其受以下反应的控制(4)。充电过程中，一部分施加于电化学电池用于充电的电流被平行的析氧反应(4)顶替消耗。析氧反应通常当电化学电池充电约20-30％时开始，随充入电能的增加而增加。析氧反应也随温度增加而更普遍。析氧反应(4)是不希望的，促使在充电时降低利用率，可导致在电化学电池内造成压力，并在进一步氧化时可将羟基氧化镍改变为其较不导电的形式。发生两个反应的一个原因是它们的电化学电位值非常接近。可扩大它们之间间距的任何措施(即降低反应(2)中镍反应电位或提高反应(4)中析氧反应电位)有助于更高的利用率。应注意到，析氧反应(4)的反应电位也称为析氧电位。此外，反应(4)的电化学反应电位为高度温度依赖性。在低温下，氧析出低，镍正极的充电效率高。但是，在较高温度下，反应(4)的电化学反应电位降低，析氧反应(4)的速率增加，从而氢氧化镍正极的充电效率下降。通常，任何氢氧化镍材料可用于Ni-MH蓄电池。使用的氢氧化镍材料可为无序材料。无序材料的使用允许通过改变局部和中间程有序性而持久改变材料的性质。一般原理在美国专利5,348,822和美国专利6,086,843中有更详细的讨论，其内容通过引用结合到本文中。氢氧化镍材料可为组分无序的。本文使用的“组分无序”明确地定义为指该材料包含至少一种组成改性剂和/或化学改性剂。同样，氢氧化镍材料也可为结构无序的。本文使用的“结构无序”明确地定义为指该材料具有导电表面和高导电性的丝状区，此外该材料具有多相或混合相，其中α相、β相和γ相可单独存在或组合存在。氢氧化镍材料可包含组分无序和结构无序的多相氢氧化镍主基质，其包含至少一种选自Al、Ba、Bi、Ca、Co、Cr、Cu、F、Fe、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Pb、Pr、Ru、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Te、Ti、Y和Zn的改性剂。优选氢氧化镍材料包含组分无序和结构无序的多相氢氧化镍主基质，其包含至少三种选自Al、Ba、Bi、Ca、CO、Cr、Cu、F、Fe、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Pb、Pr、Ru、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Te、Ti、Y和Zn的改性剂。这些实施方案更详细的讨论于共同转让的美国专利5,637,423中，其内容通过引用结合到本文中。氢氧化镍材料可为多相多晶材料，具有至少一种包含组成改性剂或组成改性剂和化学改性剂的组合的γ相，该改性剂有助于多相结构和γ相材料的存在。这些组成改性剂选自Al、Bi、Co、Cr、Cu、Fe、In、LaH3、Mg、Mn、Ru、Sb、Sn、TiH2、TiO、Zn。优选使用至少三种组成改性剂。氢氧化镍材料可在材料片周围包含至少一种化学改性剂的非替换性掺入(non-substitutional incorporation)。本文使用的短语“片周围非替换性掺入”指掺入片间位置或片边缘。这些化学改性剂优选选自Al、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、F、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Sr和Zn。作为它们无序结构和改进导电性的结果，氢氧化镍材料不具有明确的氧化态例如2+、3+或4+。相反，这些材料形成流通1.0-1.7和更多电子的梯度体系。氢氧化镍材料可包含具有多相结构的固溶体氢氧化镍材料，其包含至少一种多晶γ-相，该相包含多晶γ-相单胞，该单胞包含分隔排列片，至少一种化学改性剂掺入所述片周围，所述片具有相当于2+氧化态和3.5+或更高氧化态的稳定片间距离范围；以及至少三种掺入固溶体氢氧化镍材料以促进多相结构的组成改性剂。该实施方案完全描述于共同转让的美国专利5,348,822中，其内容通过引用结合到本文中。优选一种化学改性剂选自Al、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、F、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Sr和Zn。组成改性剂可选自金属、金属氧化物、金属氧化物合金、金属氢化物和金属氢化物合金。优选组成改性剂选自A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备电化学电池的电极的方法，所述方法包括：将活性电极材料与聚合物粘合剂组合形成活性组合物；熔化所述聚合物粘合剂；挤出所述活性组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B阿拉约夫，SR奥夫辛斯基，S文卡特森，B特卡纳特，SK达，
申请(专利权)人：特克萨科双向电池系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]