一种镍氢电池电解液及其制备方法与流程
本发明公开了一种镍氢电池电解液及其制备方法，属于镍氢电池技术领域。
背景技术：
镍氢电池作为绿色能源，安全可靠、清洁无污染、充放电性能好，广泛应用于电子、通讯、交通、航空航天等领域。目前镍氢电池电解液成分主要为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂等碱性混合溶液。电池电解液的组成和浓度会影响电池的导电性、电极反应等电池性能。电池的放电容量与电解液密切相关，而电解液又可影响电池的循环寿命。目前镍氢电池电解液存在的主要问题是：1、碱性电解液导电性差；2、电池的放电容量小；3、电池的循环寿命短。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种导电性良好，改善镍氢电池充放电性能，提高充放电容量，延长电池使用寿命的电解液及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：镍氢电池电解液包括碱性溶液和添加剂，其特征在于：所述添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和多元醇的混合物，其中Na[Al(OH)4]、醋酸锌和多元醇的用量比为3-5：1-2：0.5-1.5，所述多元醇为丙二醇或乙二醇；所述添加剂的用量为电解液的1-3％。
所述碱溶液为KOH、LiOH、甲醇钾和水的混合物，其中KOH占碱溶液总量的20～35％，LiOH占碱溶液总量的5～8％，甲醇钾占碱溶液总量的1～3％，其余为水。
优选的，Na[Al(OH)4]、醋酸锌、甘油的用量比为5:2:1。
优选的，Na[Al(OH)4]、醋酸锌、乙二醇的使用比例为3:1:1。
优选的，KOH占碱溶液总量的30％，LiOH占碱溶液总量的7％，甲醇钾占碱溶液总量的2％，其余为水。
优选地，添加剂的用量为电解液的2％。
一种镍氢电池电解液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水混合，保持碱溶液温度在30-50℃，搅拌均匀；
2)添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]、醋酸锌和丙二醇或乙二醇，充分混合，然后超声溶解；
3)电解液制备：将添加剂加入碱溶液中得到混合溶液，维持混合溶液温度在30~50℃，充分搅拌直至完全溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
优选的，步骤1)中碱溶液的温度为45℃。
优选的，步骤3)中混合溶液的温度为40℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用Na[Al(OH)4]、醋酸锌和丙二醇或乙二醇的混合物作为电解液添加剂，通过Na[Al(OH)4]、醋酸锌和丙二醇或乙二醇的协同作用，提高电解液的导电性，促进镍氢电池正负极的可逆反应和镍氢电池的充电效率，提高镍氢电池的充放电容量和循环使用寿命，使镍氢电池的充放电容量达到，循环使用寿命达到48～54个月。
详细方法
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施例一为最佳实施例。
示例 1
本实施例的电解液包括碱溶液和添加剂，碱溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.25g，醋酸锌为0.5g，甘油为0.25g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，在45℃下充分搅拌；
2）添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]、醋酸锌、甘油，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：将添加剂加入碱溶液中，在40℃下充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
示例 2
本实施例的电解液包括碱溶液和添加剂，碱溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和乙二醇的混合物，添加剂的量为碱溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.2g，醋酸锌为0.4g，乙二醇为0.4g。
制备过程与实施例1相同。
示例 3
本实施例的电解液包括碱溶液和添加剂，碱溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为20g，Lioh为8g，甲醇钾为3g，蒸馏水为69g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱溶液的3%，其中Na[Al(OH)4]为1.85g，醋酸锌为0.46g，甘油为0.69g。
制备过程与实施例1相同。
示例 4
本实施例的电解液包括碱溶液和添加剂，碱溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为20g，Lioh为8g，甲醇钾为3g，蒸馏水为69g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱溶液的3%，其中Na[Al(OH)4]为1.64g，醋酸锌为1.09g，甘油为0.27g。
制备过程与实施例1相同。
示例 5
本实施例的电解液包括碱溶液和添加剂，碱溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为35g、Lioh为5g、甲醇钾为1g、蒸馏水为59g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的用量为碱溶液的1%，其中Na[Al(OH)4]为0.67g、醋酸锌为0.2g、甘油为0.13g。
制备过程与实施例1相同。
示例 6
本实施例的电解液包括碱溶液和添加剂，碱溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为25g、Lioh为6g、甲醇钾为2g、蒸馏水为67g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和乙二醇的混合物，添加剂的量为碱溶液的3%，其中Na[Al(OH)4]为1.71g、醋酸锌为0.86g、乙二醇为0.43g。
制备过程与实施例1相同。
示例 7
本实施例的电解液包括碱性溶液和添加剂，碱性溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱性溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.25g，醋酸锌为0.5g，甘油为0.25g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，混合，在30℃下充分搅拌；
2)添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]、醋酸锌、甘油，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：将添加剂加入30℃的碱溶液中，充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
示例 8
本实施例的电解液包括碱性溶液和添加剂，碱性溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱性溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.25g，醋酸锌为0.5g，甘油为0.25g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，在50℃下充分搅拌；
2)添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]、醋酸锌、甘油，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：在50℃下，将添加剂加入碱溶液中，充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
示例 9
本实施例的电解液包括碱性溶液和添加剂，碱性溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱性溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.25g，醋酸锌为0.5g，甘油为0.25g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，在40℃下充分搅拌；
2)添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]、醋酸锌、甘油，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：将添加剂加入45℃的碱溶液中，充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
[0047] 比较例 1
本对比例为常用电解液，为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g。将Koh、Lioh、甲醇钾和水按比例称量混合，在45℃下充分搅拌，即得电解液。
[0047] 比较例 2
本对比例的电解液包括碱性溶液和添加剂，碱性溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]和醋酸锌的混合物，添加剂的量为碱性溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.4g，醋酸锌为0.65g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，在45℃下充分搅拌；
2）添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]和醋酸锌，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：在40℃下，将添加剂加入碱溶液中，充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
[0067] 比较例 3
本对比例的电解液包括碱性溶液和添加剂，碱性溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]和丙二醇的混合物，添加剂的量为碱性溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.6g，丙二醇为0.4g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，在45℃下充分搅拌；
2）添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]和锌丙二醇，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：在40℃下，将添加剂加入碱溶液中，充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
[0077] 比较例4
本对比例的电解液包括碱性溶液和添加剂，碱性溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为38g、Lioh为4g、甲醇钾为5g、蒸馏水为53g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱性溶液的0.8%，其中Na[Al(OH)4]为0.27g、醋酸锌为0.27g、甘油为0.27g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，在45℃下充分搅拌；
2）添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]、醋酸锌、甘油，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：在40℃下，将添加剂加入碱溶液中，充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
[0077] 比较例 5
本对比例的电解液包括碱性溶液和添加剂，碱性溶液为Koh、Lioh、甲醇钾和水的混合物，其中Koh为30g，Lioh为7g，甲醇钾为2g，蒸馏水为61g；添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和甘油的混合物，添加剂的量为碱性溶液的2%，其中Na[Al(OH)4]为1.25g，醋酸锌为0.5g，甘油为0.25g。
制备过程如下：
1）碱溶液的制备：按比例称取KOH、LiOH、甲醇钾和水，在25℃下充分搅拌；
2)添加剂的制备：按比例称取Na[Al(OH)4]、醋酸锌、甘油，充分混合，超声溶解；
3)电解液制备：在25℃下，将添加剂加入碱溶液中，充分搅拌，直至所有添加剂溶解混合均匀，即得镍氢电池电解液。
采用实施例1至9及对比例1至5制备的电解液制备镍氢电池，并按照GB/-2003/IEC《镍氢电池》标准测量电池的充放电容量及循环寿命，结果如表1所示。
表1实施例1至9及对比例1至5制备的电解液制成的镍氢电池性能测试结果
从表1可以看出，采用本发明电解液制备的镍氢电池的充放电容量和电池循环使用寿命明显提高，分别达到了1550~和48~54个月，明显高于普通电解液制备的镍氢电池的充放电容量和循环使用寿命；对比例2采用Na[Al(OH)4]和醋酸锌的混合物作为添加剂，对比例3采用Na[Al(OH)4]和丙二醇的混合物作为电解液添加剂，制备的镍氢电池的电池充放电容量和电池循环使用寿命明显降低，说明Na[Al(OH)4]、醋酸锌和丙二醇或乙二醇三种物质相互协同作用，共同提高镍氢电池电解液的性能；对比例4和5表明添加剂各组分的含量、制备温度对电解液的性能也有一定的影响。
以上仅为本发明的优选实施例，并非对本发明进行其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员均可利用上述公开的技术内容对其进行变化或修改，成为具有等效变化的等效实施例。但凡是根据本发明的技术实质对上述实施例所做的简单修改、等效变化和变型，在不脱离本发明技术方案的前提下，均属于本发明技术方案的保护范围。
技术特点：
技术摘要
一种镍氢电池电解液及其制备方法，属于镍氢电池技术领域。电解液包括碱性溶液和添加剂，添加剂为Na[Al(OH)4]、醋酸锌和多元醇的混合物，Na[Al(OH)4]、醋酸锌和多元醇的用量比为3-5：1-2：0.5-1，多元醇为丙二醇或乙二醇；添加剂的用量为电解液的1-3％。本发明电解液的电导率明显提高，提高了镍氢电池的充电效率，特别是正极的充电效率，促进了镍氢电池正负极的可逆反应，提高了电池的循环寿命。
技术研发人员：刘冉生； 张震
受保护技术使用人：淄博市俊兴电力科技有限公司
技术开发日：2017.12.15
技术发布日期：2018.05.04