[發(fā)明專利]制備鎳鹽溶液的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680050323.5
• 申請(qǐng)日: 2006-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN101542781A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·A·費(fèi)琴科;C·費(fèi)羅;A·扎倫;T·希克斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 雙向電池公司
• 主分類號(hào): H01M4/00
• 分類號(hào): H01M4/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉 冬;段家榮

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)是共同待審的美國(guó)專利申請(qǐng)S.N.10/727,413的部分連續(xù)申 請(qǐng)，并享有稍早遞交日期的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)專利被轉(zhuǎn)讓給與本 申請(qǐng)相同的受讓人，于2003年12月4日遞交，標(biāo)題為“制備氫氧化鎳 的方法”，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制備金屬鹽溶液的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及將 鎳與酸性溶液反應(yīng)制備鎳鹽溶液。

背景

鎳鹽溶液在一些應(yīng)用上是非常有用的，特別是在氫氧化鎳的電鍍 和制備上。雖然電鍍是鎳鹽溶液的主要用途，由于對(duì)采用氫氧化鎳作 為活性材料的電池的需求的增長(zhǎng)，氫氧化鎳的制備已成為鎳鹽溶液， 特別是硫酸鎳溶液日益普遍的應(yīng)用。采用氫氧化鎳作為活性材料的電 池的兩個(gè)主要類型是NiCd(鎳鎘)型和NiMH(鎳金屬氫化物)型。在 NiMH和NiCd電池中正電極主要由氫氧化鎳活性材料制備。

NiMH電池采用能夠可逆的電化學(xué)存儲(chǔ)氫的負(fù)電極。NiMH電池 通常采用氫氧化鎳材料的正電極。負(fù)電極和正電極在堿性電解質(zhì)中被 間隔開。

當(dāng)通過NiMH電池施加電流時(shí)，負(fù)電極的NiMH材料通過由電化 學(xué)水放電反應(yīng)形成的氫和電化學(xué)產(chǎn)生的氫氧根離子的吸收充電。負(fù)電 極的反應(yīng)是可逆的。當(dāng)NiMH電池與負(fù)荷連接時(shí)，負(fù)電極的金屬氫化 物活性材料放電，從而釋放存儲(chǔ)的氫形成水并釋放電子。Ni-MH電池 負(fù)電極的充電/放電過程通過以下可逆的反應(yīng)控制：

當(dāng)通過NiMH電池施加電流時(shí)，正電極的Ni(OH)₂材料通過由 Ni(OH)₂形成NiOOH、電化學(xué)產(chǎn)生的水和電子的釋放充電。正電極的 反應(yīng)是可逆的。當(dāng)NiMH電池與負(fù)荷連接時(shí)，正電極的活性材料放電， 從而形成Ni(OH)₂并通過電化學(xué)產(chǎn)生氫氧根離子。堿性電化學(xué)電池中 的氫氧化鎳正電極的充電/放電過程通過以下可逆的反應(yīng)控制：

氫氧化鎳Ni(OH)₂作為電池正電極材料使用通常是已知的。參見 例如1996年6月4日頒發(fā)給Ovshinsky等的美國(guó)專利No.5,523,182， 標(biāo)題為“用于堿性可再充電電化學(xué)電池的強(qiáng)化氫氧化鎳正電極材料”， 該專利公開的內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。

正電極的幾種形式目前存在有并包括但不限于燒結(jié)狀的、泡沫狀 的和糊狀的電極類型。制備正電極的方法在本領(lǐng)域中通常是已知的， 參見例如頒發(fā)給Ovshinsky等的美國(guó)專利No.5,344,728，該專利公開 的內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。所采用的特殊方法可能對(duì)電極的性能 具有顯著的影響。例如，常規(guī)的燒結(jié)電極的能量密度通常為約480-500 mAh/cc。燒結(jié)正電極通過將鎳粉漿涂覆于鍍鎳的鋼基礎(chǔ)上接著高溫?zé)? 結(jié)形成。該方法使得鎳的單個(gè)顆粒在其接觸點(diǎn)上焊牢，導(dǎo)致具有大約 80％開放體積和20％固體金屬的多孔材料。然后通過將燒結(jié)材料浸沒 在硝酸鎳的酸性溶液中使其浸漬活性材料，接著通過與堿金屬氫氧化 物反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氫氧化鎳。浸漬后，然后將該材料進(jìn)行電化學(xué)形成。

為了達(dá)到明顯更高的負(fù)荷，電流趨勢(shì)從燒結(jié)的正電極流出并流向 糊狀電極。糊狀電極一般包含與傳導(dǎo)性網(wǎng)絡(luò)或基體，最常見的是泡沫 鎳接觸的氫氧化鎳顆粒。這些電極存在幾種變型并包括塑料粘合的鎳 電極，這些電極采用石墨作為微導(dǎo)體及糊狀鎳?yán)w維電極，這些電極采 用負(fù)載在高多孔性、傳導(dǎo)性鎳?yán)w維或鎳泡沫支持物上的球形氫氧化鎳 顆粒。

低成本、高容量氫氧化鎳的制備對(duì)NiMH電池的進(jìn)一步商業(yè)化是 關(guān)鍵的。隨著電極的形成，氫氧化鎳的性質(zhì)也隨著所使用的制備方法 而廣泛地不同。一般而言，氫氧化鎳采用沉淀法制備，在該方法中將 鎳鹽溶液，例如硫酸鎳溶液與氫氧化物鹽混合在一起，從而產(chǎn)生氫氧 化鎳沉淀。