[發(fā)明專利]一種高溫鎳電池用球形氫氧化鎳

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710035470.1
• 申請日: 2007-07-30
• 公開（公告）號: CN101357780A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張聚東;賀持緩;何亞登;戴桂中;陳曉智;蔣素斌;皮耀彩
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科力遠(yuǎn)新能源股份有限公司
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;H01M4/52
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所
• 代理人: 寧星耀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎳電池用正極活性材料球形氫氧化鎳，特別是涉及一種適用于高溫鎳電池用正極活性材料球形氫氧化鎳。

技術(shù)背景

隨著電動車、混合動力車的發(fā)展，對電源所采用的鎳系電池尤其是鎳氫電池提出了更高的技術(shù)要求，不僅要求電池容量大、壽命長、適于大電流放電等，而且要求電池在外部環(huán)境溫度較高(＞40℃)時也能基本正常使用，即對電池的高溫性能要求較高。目前所使用的普通動力鎳氫電池在＞40℃條件下的充放電性能和循環(huán)性能都急劇下降，研究表明，造成鎳氫電池在高溫條件下性能下降的主要原因是電池正極活性物質(zhì)(球形氫氧化鎳)在高溫時析氧反應(yīng)加劇，導(dǎo)致容量降低和電池內(nèi)阻增大，因此提高球形氫氧化鎳的高溫性能，減緩正極析氧反應(yīng)就成為解決鎳氫電池高溫性能的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種高溫性能優(yōu)良、密度較高的高溫鎳電池用正極活性材料球形氫氧化鎳。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：在常規(guī)球形氫氧化鎳表面包覆難溶性磷酸金屬鹽，所述金屬選自下述金屬元素中的一種：鈣(Ca)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鋇(Ba)；包覆的金屬量最好占產(chǎn)品總質(zhì)量的0.2％～0.8％；所述磷酸金屬鹽優(yōu)選磷酸鈣；所述常規(guī)球形氫氧化鎳中，鈷質(zhì)量百分含量宜為3～5％、鋅宜為0.1～1％；選用的常規(guī)球形氫氧化鎳平均粒徑宜為7～9微米。

本發(fā)明之高溫鎳電池用正極活性材料球形氫氧化鎳可采用以下方法制備：

(1)原料液配制：配制可溶性金屬M(Ca、Mg、Al、Ba)鹽溶液，金屬離子濃度為0.05-1.5摩爾/升；配制可溶性磷酸鹽水溶液，濃度為0.1-2.0摩爾/升；配制調(diào)節(jié)pH值用的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液，濃度為0.5-5.0摩爾/升；

(2)反應(yīng)液配制：在反應(yīng)釜中加入水、常規(guī)球形氫氧化鎳，加氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值，球形氫氧化鎳和水的重量比值為0.1-1.5，反應(yīng)液pH值為8-12，反應(yīng)液溫度調(diào)節(jié)為30-70℃；

(3)反應(yīng)：在攪拌條件下，將第(1)步配制好的原料分別用計量泵連續(xù)泵入反應(yīng)釜中，同時控制反應(yīng)液pH值為8-12，控制反應(yīng)液溫度為30-70℃，控制各原料液的進(jìn)液流量，可溶性金屬M鹽溶液和可溶性磷酸鹽水溶液進(jìn)液流量相等并使金屬元素和氫氧化鎳的重量比值為0.2-1.5％，反應(yīng)時間為0.5-3小時；

(4)將第(3)步所得產(chǎn)物進(jìn)行固液分離、洗滌、過濾、干燥，得到本發(fā)明的產(chǎn)品。

所述第(2)步所用原料常規(guī)球形氫氧化鎳可采用公知技術(shù)(例如中國專利申請200610031587.8號公開的方法)制備。

本發(fā)明產(chǎn)品具有以下優(yōu)點：(1)高溫性能優(yōu)良分別將本發(fā)明的產(chǎn)品和常規(guī)產(chǎn)品裝入電池，電池的其它條件相同，電池工作溫度60℃時，反復(fù)充放電，實驗發(fā)現(xiàn)采用前者的電池容量沒有出現(xiàn)明顯的下降，而采用后者的電池容量下降明顯，并且很快就已失效，由此表明本發(fā)明產(chǎn)品在高溫條件下各性能基本穩(wěn)定；(2)產(chǎn)品密度較高本發(fā)明產(chǎn)品較常規(guī)球鎳松裝密度和振實密度分別僅下降0.6-1％和2-5％，這個水平明顯較現(xiàn)有其它高溫球形氫氧化鎳產(chǎn)品較高。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實施例1

在常規(guī)球形氫氧化鎳表面包覆有難溶性磷酸鈣，包覆的鈣金屬量占產(chǎn)品總質(zhì)量的0.5％；所述常規(guī)球形氫氧化鎳，其中鈷質(zhì)量百分含量為4％、鋅為0.4％，平均粒徑為7～9微米。

制備：

①原液配置：硝酸鈣0.05mol/l；磷酸鈉0.1mol/l；氫氧化鈉0.5mol/l。

②反應(yīng)液配制：在反應(yīng)釜中加入水、常規(guī)球形氫氧化鎳，加氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值，球形氫氧化鎳和水的重量比值為0.4，反應(yīng)液pH值為11.5-12，反應(yīng)液溫度調(diào)節(jié)為50℃。

③反應(yīng)：在攪拌條件下，將第①步配制好的原料分別用計量泵連續(xù)泵入反應(yīng)釜中，同時控制反應(yīng)液pH值為11.5，控制反應(yīng)液溫度為50℃，控制各原料液的進(jìn)液流量，硝酸鈣和磷酸鈉進(jìn)液流量相等，并使鈣元素和氫氧化鎳的重量比值為0.8％，反應(yīng)時間為3小時。

④將第③步所得產(chǎn)物進(jìn)行固液分離、洗滌、過濾、干燥，得到本發(fā)明的產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)檢測，包覆的金屬鈣占產(chǎn)品總質(zhì)量的0.5％。

所使用的原料常規(guī)球形氫氧化鎳中，鈷質(zhì)量百分含量為4％、鋅為0.4％，平均粒徑為7～9微米。

將本實施例產(chǎn)品制成AA型MH-Ni電池，在25℃、0.2C充放電條件下放電容量可達(dá)到267mAh/g；在60℃、0.2C充放電條件下放電容量可達(dá)到232mAh/g，即在60℃、0.2C充放電條件下放電容量保持率可達(dá)到87％。

實施例2