[發明專利]一種測定包覆在球鎳表面的鈷元素充電后化合價態的方法

無效

• 申請號: 200610170386.6
• 申請日: 2006-12-29
• 公開（公告）號: CN101210901A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 黃政益;郭文天
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;程榮逵

技術領域

本發明涉及一種測定包覆在球鎳表面的鈷元素充電后化合價態的方法。

背景技術

在鎳氫、鎳鎘二次電池的研究中，鈷元素的化學價態的變化是非常重要的信息。而目前元素價態的檢測通常是用X射線光電子能譜(XPS)法，該法通過X射線照射固體樣品表面，使樣品表面原子的某一能級的電子由于光電效應而被擊出，產生光電子。當元素處于化合態時，電子結合能發生一些變化，造成XPS譜線的相對位移，即“化學位移”，由此來測量化合物中元素的價態。但是，上述方法對樣品的均勻性、粗糙度的分布要求較高，而由于鎳氫、鎳鎘二次電池正極材料中鈷(II)氧化后價態的不確定性，可能生成CoOOH、Co₃O₄或更高價態的化合物等，得到的XPS譜能量分辨不夠；而且電池正極材料充電氧化后也不均勻、粗糙度分布不均勻，很難滿足XPS要求。另外，最重要的是，由于X射線光電子能譜(XPS)儀本身價格昂貴、數量有限，并非一般科研單位和生產單位能夠擁有的，因此，使用X射線光電子能譜(XPS)法測定包覆在球鎳表面的鈷元素充電后化合價態還不能滿足實際生產需要。有必要開發另一種簡單易行的測試方法。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的鈷元素充電后化合價態測定方法不能不能滿足實際生產需要的缺點，提供一種能夠滿足實際生產需要測定包覆在球鎳表面的鈷元素充電后化合價態的方法。

本發明提供的測定包覆在球鎳表面的鈷元素充電后化合價態的方法包括將以表面包覆有鈷的球鎳作為正極活性物質制得的開口電池置于堿性溶液中進行充電，獲取第一個恒定充電電壓的持續時間，然后按照下述公式計算該包覆在球鎳表面的鈷元素充電后的化合價態：

x＝It/nLe+b

其中，x為該包覆在球鎳表面的鈷元素充電后的化合價態，I為充電電流；t為第一個恒定充電電壓的持續時間；n為該包覆在球鎳表面的鈷元素的摩爾數，L表示阿伏加德羅常數，e表示一個電子所帶的電量，b是該包覆在球鎳表面的鈷元素充電前的化合價態。

本發明提供的方法通過測定該含鈷正極材料的第一恒定充電電壓的持續時間來獲得該包覆在球鎳表面的鈷元素充電后的化合價態，因而對正極材料的均勻性、粗糙度沒有任何要求。另外，通過本發明提供的方法獲得的該包覆在球鎳表面的鈷元素充電后的化合價態結果準確、可靠。最重要的是，本發明提供的方法無需使用價格昂貴的XPS儀器，而且操作簡單易行，因而能夠滿足實際生產需要。

附圖說明

圖1-5為利用本發明提供的方法在測試過程中獲得的充電曲線圖。

具體實施方式

根據本發明提供的方法，所述包覆在球鎳表面的鈷元素充電前的化合價態b和包覆在球鎳表面的鈷元素充電前的化合價態x均表示包覆在球鎳表面的鈷元素的平均化合價態。

根據本發明提供的方法，上述公式中，充電電流I的單位可以為安培、毫安或者其它電流單位，第一個恒定充電電壓的持續時間t的單位可以為小時、分鐘、秒或者其它時間單位。為方便起見，本發明中，充電電流I的單位為安培，第一個恒定充電電壓的持續時間t的單位為秒。當然，也可以使用其它單位，只要互相對應或者作相應換算即可。

所述開口電池為不點焊蓋帽、不加電解液的鎳氫和/或鎳鎘開口電池，該開口電池包括由正極、負極和隔膜組成的極芯，所述正極包括正極材料和負載正極材料的集電體，所述正極材料包括正極活性物質和粘合劑。所述正極活性物質為表面包覆有鈷的球鎳。所述球鎳可以是現有技術中各種用于鎳氫/鎳鎘二次電池的球鎳。所述球鎳中，由ICP光譜法測得的鈷的包覆量一般為2-6重量％。對球鎳的大小沒有特別的限定，可以是本領域常規使用的球鎳的大小。所述粘合劑可以是本領域常規使用的各種粘合劑，如羧甲基纖維素(CMC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯中的一種或幾種。對所述粘合劑的用量沒有特別的限定，可以是本領域常規的用量，例如，一般為球鎳重量的5-10重量％。對所述集電體沒有特別的限定，可以是本領域常規使用的集電體，如金屬網、沖孔鋼帶、泡沫金屬中的一種或幾種。對正極材料在集電體上的負載量沒有特別的限定，可以為本領域常規的負載量。可以通過現有的各種方法將正極材料負載到集電體上。