[發明專利]納米氧化鎳復合粉制備方法

無效

• 申請號: 200710024835.0
• 申請日: 2007-06-29
• 公開（公告）號: CN101333008A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 孫全;蘇迎東;凌付冬;陳懷林
• 申請（專利權）人: 江蘇雙登集團有限公司
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;H01G9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種應用于超級電容器的納米氧化鎳復合粉的制備方法，屬于化工電極材料制作工藝技術領域。

背景技術

超級電容器作為一種新型儲能元件已引起人們的廣泛關注，并對其進行深入研究。超級電容器的能量密度比傳統電解電容器高上百倍，漏電流小近千倍，放電比功率較蓄電池高近十倍，不需要任何維護和保養，壽命長達十年以上，是一種理想的大功率二次電源。超級電容器已成功用于電動車輛、激光微波武器、移動通信裝置、計算機以及作為燃料電池的啟動電源等，超大容量電容器與蓄電池聯用作為動力系統被認為是解決電動汽車驅動問題的較好途徑。電化學電容器作為高脈沖電流發生器也將在航空航天、國防等方面發揮重要作用。

氧化鎳粉是制作超級電容器正極的關鍵材料，其品質好壞直接影響超級電容器產品性能，目前超級電容器生產中常用的是納米氧化鎳粉。目前本領域使用一種用沉淀法制備納米氧化鎳的方法，該法操作簡單，但產物粒度分布不均，易團聚，導電性不好，比容量偏低，導致使用該材料的超級電容器內阻偏大，不適合大電流放電，循環壽命較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種納米氧化鎳復合粉的制備方法，由該方法制備的氧化鎳復合粉粒徑小，分布均勻，比容量高，以此為活性物質制成的超級電容器內阻低，循環壽命高。

本發明的技術方案是：按如下方法制備納米氧化鎳復合粉：

1、配制含鎳、鈷、鋅金屬的硝酸鹽和/或羧酸鹽混合溶液，總濃度0.2～5mol/L，其中鎳、鈷、鋅金屬元素摩爾比為(80～98.9)∶(1～15)∶(0.1～5)；

2、向上述溶液中加入單體丙烯酰胺和網絡劑N，N一亞甲基雙丙烯酰胺，加入量分別為溶液總質量的0.1％～3％和0.1％～2％，室溫下攪拌至完全溶解；

3、再加入引發劑過硫酸銨，加入量為溶液總質量的20～100PPM，在60℃～95℃恒溫水溶下聚合反應1～3小時，得到高分子網絡凝膠；

4、將所得凝膠在50℃～100℃下真空干燥0.5～36小時，得到干凝膠，再放入馬弗爐中在400℃～700℃溫度下鍛燒1～5小時，即得粒徑為30～50nm的納米氧化鎳復合粉。

進一步的方案是：所述含鎳、鈷、鋅金屬的硝酸鹽和/或羧酸鹽混合溶液為硝酸鎳、乙酸鎳中的一種或兩種加上硝酸鈷、乙酸鈷中的一種或兩種加上硝酸鋅、乙酸鋅中的一種或兩種的混合溶液。

本發明在鎳鹽溶液中加入一定量的鈷、鋅金屬鹽，并選用容易受熱分解的鎳、鈷、鋅金屬的硝酸鹽和/或羧酸鹽為原料，采用高分子凝膠法制備氧化鎳復合粉，通過控制金屬鹽的濃度來控制復合粉粒徑和產率。摻入鈷后，充電時形成CoOOH，其導電性優于N；OOH，電極的活性物質得到充分利用，鋅在電極中的作用主要是穩定晶格結構，抑制電極膨脹，減少電極比容量的下降，提高電極循環壽命。該方法中形成的高分子凝膠網絡具有阻礙作用，使粒子在溶液中的移動受到限制，在隨后的干燥和燒結過程中，粒子接觸和聚集的機會減少，從而形成粒徑小、分布均勻的納米氧化鎳復合粉體，其粒徑在30～50nm之間，比容量達348～360F/g。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發明。

實施例一：

配制總濃度為0.5mol/L的金屬鹽的混合溶液，其中乙酸鎳∶乙酸鈷∶乙酸鋅＝8.5∶1∶0.5(摩爾比，下同)，向上述溶液中加入0.1％(重量)的單體丙烯酰胺和0.1％(重量)的網絡劑N，N一亞甲基雙丙烯酰胺，在室溫下磁力攪拌至單體和網絡劑全部溶解，再加入20PPM的引發劑過硫酸銨，在62℃恒溫水浴下聚合反應3小時，得到高分子網絡凝膠。將所得凝膠在100℃下真空干燥5小時，得到干凝膠，放入馬弗爐中650℃鍛燒2h，除去有機物并分解無機鹽，即可得到納米氧化物復合粉，經透射電鏡測試分析，其粒徑為30nm。

以制得的納米氧化鎳復合粉作為活性物質，石墨粉作為導電劑，PTFE(聚四氟乙烯)為粘結劑，活性物質、導電劑和粘結劑按8.5∶1∶0.5的比例混合均勻，加水攪拌成膏狀后均勻的涂在泡沫鎳基體上。60℃下烘干3小時，在15MPa下將電極壓成薄片，焊上極耳作為正極，負極采用活性炭電極，電解液為7mol/L的KOH，制成單體超級電容器。采用Arbin蓄電池測式設備測試該超極電容器的性能，循環壽命達5萬次，剩余容量為85％，電容器中納米氧化鎳復合粉的比容量為360F/g。

實施例二：