[發明專利]一種納米氫氧化鎳及其復合電極的制備方法和用途

無效

• 申請號: 200910038501.8
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN101525160A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 朱燕娟;黃亮國;丘毅輝;趙韋人;李強
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;H01M4/04;H01M4/52
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種納米氫氧化鎳及其復合電極的制備方法和用途，屬于納米復合材料和先 進能源材料領域。

背景技術

氫氧化鎳作為堿性二次電池的正極活性材料，是提高電池容量的關鍵材料。研究表明， 小粒徑納米級氫氧化鎳(Ni(OH)₂)具有更好的電化學可逆性，更大的質子擴散系數，而且 放電電位高，充電電位低，即納米Ni(OH)₂填充的電極具有較小的極化，因此制備出更高活 性的氫氧化鎳顯得尤為重要。目前納米Ni(OH)₂制備方法有多種，如配位沉淀法、沉淀轉化 法、微乳液法、固相反應法、高能球磨法等，但這些方法制備的納米Ni(OH)₂普遍容易團聚， 降低其活性，影響其效果。為了制得分散性高的納米Ni(OH)₂，必須提出新的方法。

雖然納米Ni(OH)₂有很高的活性，但也有研究發現，因納米材料的堆積密度低，納米粒 子間電阻較大且易團聚，以及納米氫氧化鎳粒子與導電劑粒子大小比例不匹配，使得單純用 納米Ni(OH)₂作電極的活性物質，其放電時間比工業用微米級球形β-氫氧化鎳(β-Ni(OH)₂) 的短，相應電池的綜合性能反而不夠理想。那么怎樣才能充分發揮納米Ni(OH)₂的優點從而 提高電池的性能呢？有研究顯示，以一定比例納米Ni(OH)₂摻入到工業用微米級球鎳中制成 復合鎳電極，將有助于提高電極的放電容量。

本發明就是在這樣的技術背景下，提出新的納米Ni(OH)₂制備方法以及復合鎳電極的制 作工藝并優化其條件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超聲波沉淀法制備納米Ni(OH)₂的方法，

本發明的另一目的在于提供一種適合用作鎳氫電池正極的復合電極及其制作方法和用 途，這種復合電極的活性成份是上述納米Ni(OH)₂與市售微米級球鎳的混合體。

本發明的實施方案描述如下：

一、超聲波沉淀法制備納米Ni(OH)₂步驟

(1)用去離子水配置濃度為0.1～1.0mol/l的工業鎳鹽(硝酸鎳、硫酸鎳或氯化鎳中的一 種)溶液，充分溶解，過濾，去除雜質，將適量的分散劑(聚乙二醇或吐溫-80中的一種) 加入過濾干凈的鎳鹽溶液中，制成含分散劑1％～5％(占氫氧化鎳理論產量的質量百分比)的 鎳鹽水溶液。

(2)用去離子水配置濃度為0.2～2.0mol/l的工業苛性堿(氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一 種)，充分溶解，過濾除去雜質，將適量的氨水或銨的苛性堿水溶液加入堿液中，攪拌均勻， 制成含氨或銨0.2～1.0mol/l的苛性堿水溶液。

(3)分別將步驟(1)和步驟(2)中的兩種水溶液以一定速度并流加入置于超聲波清洗 器振動腔內的反應容器中，使整個反應過程都在超聲波振動環境中進行，反應過程保持反應 溫度(室溫～80℃的某個值)、pH值(9～12的某個值)和攪拌速度(150～1000轉/分的某個值) 恒定，反應物加完后，繼續攪拌一段時間直至反應完全，然后靜置陳化，待沉淀層不再變薄， 倒出上層清液，繼續用去離子水洗滌，靜置分層，反復如此直至溶液pH值小于8，然后過濾， 用乙醇或丙酮洗滌1～3次，最后將產物以70～110℃烘干，取出研磨得到納米Ni(OH)₂粉體樣 品。

(4)將樣品進行松裝密度或振實密度測定。

二、復合電極制作步驟

(1)正極制作：取上述樣品以3％～11％(質量百分比)比例摻入到工業用微米級球鎳中， 加入5％～50％(質量百分比)的導電劑、1％～5％(質量百分比)粘結劑和適量蒸餾水混合均 勻涂到泡沫鎳基片中，制成復合電極。

(2)負極制作：用儲氫合金加入5％～50％(質量百分比)導電劑和1％～5％(質量百分比) 粘結劑制作而成，制作方法與正極相同。

三、充放電實驗步驟

(1)將正、負極片與隔膜紙制成三明治型開放式模擬電池，取負極過量，將模擬電池置 于電解液中，電解液為6～8％mol/l?KOH的水溶液或者6～8％mol/l?KOH和0.5～1.0mol/l?LiOH的 混合溶液。