CN102820490A - 碱性蓄电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了碱性蓄电池，包括正极板、负极板和导电液，所述正极板为Ti正极板，所述负极板为Ni负极板，所述导电液为碱性导电液。本发明碱性蓄电池，采用电位低、耐腐蚀且导电率较高的Ti板作为正极板，将Ni作为负极板，增加了正负电极间的电位差，提高了本发明碱性蓄电池的充电速度；本发明碱性蓄电池，采用对环境无污染的Ti作为电极材料，解决了目前镍镉碱性蓄电池对环境造成镉污染的环保问题；进一步的，在对本发明碱性蓄电池进行废旧处理时，无需繁复的回收处理操作，就可将回收了电极板的材料作为土壤肥料使用；本发明碱性蓄电池，采用成本较低的Ti作为电极板，降低了生产成本，与目前的镍镉碱性蓄电池相比，成本降低约40%。

Description

碱性蓄电池

技术领域

本发明涉及蓄电池，特别涉及碱性蓄电池。

背景技术

    镍镉碱性蓄电池，为目前用量较多且最为常见的蓄电池之一，主要包括正极材料Ni板、负极材料Cd板和电解液NaOH溶液。现有的镍镉碱性蓄电池，因为正负极材料之间的电位差较小，使得镍镉碱性蓄电池存在着充电速度慢的缺点；而且使用的负极材料中含对环境污染较严重的镉元素，使所述镍镉碱性蓄电池存在着不环保的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术碱性蓄电池所存在的充电速度慢和对环境污染较严重的不足，提供充电速度较快且较环保的碱性蓄电池。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

碱性蓄电池，包括正极板、负极板和导电液，所述正极板为Ti正极板，所述负极板为Ni负极板，所述导电液为碱性导电液。

为了提高上述碱性蓄电池的导电率，进而提高碱性蓄电池的充电速度，上述碱性导电液的pH值优选为8.50-10.05。上述碱性导电液在所述的pH值范围内，碱性导电液中游离的自由离子较多，使导电液的导电能力较好，提高电池充电时电池内的化学反应速度，进而提高蓄电池的充电速度；同时，在所述的pH值范围内，碱性导电液中游离的OH^-适中，避免了因碱性过大而对电极板造成腐蚀，从而缩短蓄电池的使用寿命，也避免了因碱性过大而增加蓄电池废旧处理的难度和成本。

为了进一步提高上述碱性蓄电池的导电率，进而提高碱性蓄电池的充电速度，上述碱性导电液的pH值进一步优选为9.00-10.00。上述碱性导电液的pH值以9.50为最佳。

为了进一步提高上述碱性蓄电池的导电率，进而再进一步提高碱性蓄电池的充电速度，上述碱性导电液优选为NaOH溶液。本发明方法选择属于强电解质的NaOH溶液作为导电液，使导电效率高，且本发明方法选择的NaOH溶液导电液与作为强电解质的KOH溶液等导电液相比，其价格低廉，从而降低本发明蓄电池的生产成本。

为了提高上述碱性蓄电池的电容，使上述碱性蓄电池蓄电较多，同时考虑到减轻和降低上述碱性蓄电池的重量及成本，上述Ti正极板和Ni负极板的厚度分别优选为0.8-1.5mm。进一步优选为0.9-1.2mm，以1.0mm为最佳。根据发明人长期的研究发现，Ti正极板和Ni负极板的厚度低于0.8mm时，蓄电池的电容较低，不仅不能满足人们对蓄电池容量的要求，而且还会降低蓄电池的性能与成本比；当Ti正极板和Ni负极板的厚度高于1.2mm时，虽然蓄电池的电容量会增加，但蓄电池的重量及成本也大大增加，从而极大程度上降低了蓄电池的性能与成本比，还带了蓄电池负重大的缺点；所以在本发明方法中，发明人选择使用具有上述厚度的Ti正极板和Ni负极板。

为了进一步提高上述碱性蓄电池的电容，使上述碱性蓄电池蓄电较多，同时考虑到减轻和降低上述碱性蓄电池的重量及成本，上述Ti正极板、Ni负极板和碱性导电液的体积比优选为1:1:2.8～3.2。上述Ti正极板、Ni负极板和碱性导电液的体积比以1:1:3为最佳。

为了再进一步提高上述碱性蓄电池的电容，使上述碱性蓄电池蓄电较多，上述碱性蓄电池还包括隔板，上述Ti正极板和Ni负极板与隔板的距离数值上分别与Ti正极板和Ni负极板的厚度相同。经过发明人长期的研究，对Ti正极板、Ni负极板和隔板之间的距离进行所述设置，可以减少蓄电池内因电极板上存在多个不同电压而产生的多个电流回路，从而最大限度地避免蓄电池在充电时产生短路现象，使蓄电池蓄电较多。

本发明碱性蓄电池的反应式如下：

（1）放电反应式： 

　　负极反应： Ni+2OH^-→Ni(OH)₂+2e^-

　　正极反应： 2e^-+TiO₂+2H₂O→Ti (OH) ₂+2OH^-

　　总反应：Ni +TiO₂+2H₂O→Ni(OH) ₂+Ti(OH) ₂

（2）充电反应式： 

　　阳极反应：Ti(OH) ₂+2OH^-→ 2e^-+TiO₂+2H₂O 

　　阴极反应：Ni(OH) ₂+2e^-→Ni +2OH^-

　　总反应：　Ni(OH) ₂+ Ti (OH) ₂→Ni + TiO₂+2H₂O

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明碱性蓄电池，采用电位低、耐腐蚀且导电率较高的Ti板(电位为1.54)作为正极板，将Ni（电位为1.91）作为负极板，增加了正负电极间的电位差，同时，使用pH值为9.00-10.00的强导电性氢氧化钠溶液作为导电液，提高了本发明碱性蓄电池的充电速度。

本发明碱性蓄电池，采用对环境无污染的Ti作为电极材料，解决了目前镍镉碱性蓄电池对环境造成镉污染的环保问题；进一步的，在对本发明碱性蓄电池进行废旧处理时，无需繁复的回收处理操作，就可将回收了电极板的材料作为土壤肥料使用。

本发明碱性蓄电池，采用成本较低的Ti作为电极板，降低了生产成本，与目前的镍镉碱性蓄电池相比，成本降低约40% 。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1  碱性蓄电池，包括Ti正极板、Ni负极板和NaOH溶液导电液，所述导电液的pH值为8.50，所述Ti正极板和Ni负极板的厚度分别为0.8mm，正极板、负极板和导电液的体积比为1:1:2.8。

本例碱性蓄电池是这样制备得到的：

将厚度为0.8mm、面积为10×35mm的Ti正极板和Ni负极板经电活化处理后，间距石棉隔板0.8mm分别设置在所述石棉隔板的两侧，然后填充pH为8.5的NaOH溶液784mL。 

本例碱性蓄电池容量为200Ah,充电时间为1小时10分钟，充电时间短，充电速度快。

对比例1  取与实施例1电极板厚度和面积相同的Ni正极板和Cd负极板、与实施例1相同的石棉隔板和NaOH溶液，按实施例1中制备实施例1电池相同的方法制备镍镉碱性蓄电池，所不同的是正极材料为Ni板，负极材料为Cd板。

本对比例碱性蓄电池容量为200Ah,充电时间为15小时。

由实施例1和对比例1可知：实施例1碱性蓄电池采用电位较低的Ti板作为正极板，而Ni板作为负极板，使电极之间的电位差较大，提高了蓄电池的电动势，使蓄电池的充电时间短，速度快，其充电速度约为相同电容量镍镉碱性蓄电池（对比例1镍镉碱性蓄电池）的10倍；实施例1采用了价格低廉的Ti板作为电极材料，所得到的钛镍碱性蓄电池其成本，与对比例1中采用了价格较昂贵的镉板制得的镍镉碱性蓄电池相比，节省了约40%的材料成本。

实施例2 -5 碱性蓄电池， Ti正极板和Ni负极板的面积均为10×35mm，其它参数如表1所示。

表一

                                                  

为了便于试验，实施例1-5中的碱性蓄电池Ti正极板和Ni负极板的面积均为10×35mm，在实际生产中，本领域普通技术人员可以根据不同的电池容量需要，增加或减少电极板的面积，以得到较大或较小电容量的碱性蓄电池。

Claims (10)

1.碱性蓄电池，包括正极板、负极板和导电液，其特征在于，所述正极板为Ti正极板，所述负极板为Ni负极板，所述导电液为碱性导电液。

2.根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述碱性导电液的pH值为8.50-10.05。

3.根据权利要求2所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述碱性导电液的pH值为9.00-10.00。

4.根据权利要求3所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述碱性导电液为NaOH溶液。

5.根据权利要求1-4任一所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述Ti正极板的厚度为0.8-1.5mm，Ni负极板的厚度为0.8-1.5mm。

6.根据权利要求5所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述Ti正极板的厚度为0.9-1.2mm， Ni负极板的厚度为0.9-1.2mm。

7.根据权利要求5所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述Ti正极板、Ni负极板和碱性导电液的体积比为1:1:2.8～3.2。

8.根据权利要求1-4任一所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述Ti正极板、Ni负极板和碱性导电液的体积比为1:1:2.8～3.2。

9.根据权利要求8所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述Ti正极板、Ni负极板和碱性导电液的体积比为1:1:3。

10.根据权利要求1-4任一所述的碱性蓄电池，其特征在于，所述碱性蓄电池还包括隔板，所述Ti正极板和Ni负极板与隔板的距离分别与Ti正极板和Ni负极板的厚度相同。