[發明專利]一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201010243716.6
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101908623A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 何志艷;程凡;林麗;嚴立里;鄭麗蘭;周環波;詹炳然;詹金俊
• 申請（專利權）人: 廣州市云通磁電有限公司;孝感學院
• 主分類號: H01M4/26
• 分類號: H01M4/26;H01M4/52
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及化學電源的正極材料技術領域，具體涉及一種銀摻雜納米α-氫氧化鎳的制備方法。本發明的銀摻雜納米α-氫氧化鎳可用作Ni/Zn、Ni/MH及Ni/Fe等綠色環保二次鎳基堿性電池，特別是鎳基堿性動力電池的正極活性材料。

背景技術

常見的Ni/Zn、Ni/MH及Ni/Fe等二次鎳基堿性電池，其正極材料都是以β-晶體結構的氫氧化鎳或者以摻雜了Co、Cd、Mn等元素的化合物的球形β-氫氧化鎳為活性物質的。這些鎳電極活性材料主要存在以下幾個方面的不足：

第一、球形β-氫氧化鎳是一種導電性能非常差的半導體，由β-氫氧化鎳作為活性物質所制造的電池電極的導電性能很差，活化后的電極活性物質由于自身的導電能力差而影響了電極的放電性能、充放電效率及活性物質的利用效率。傳統鎳基堿性電池充放電效率約為35～55％，正極活性物質的利用率也只有45～80％。

第二、以球形β-Ni(OH)₂正極活性物質所制造的鎳正極，在活化之后的正常充電態為β-NiOOH，因此β-Ni(OH)₂電極充放電過程也被稱為β/β循環。β/β循環過程最多可利用的電子只有0.8個，因此，其電化學循環過程中由球形β-Ni(OH)₂制造的鎳正極的放電比容量較低，最高值約為200～230mAh/g，只有鋅負極的比容量(約為400mAh/g)的50％左右，這種鋅/鎳電池的正、負極的比容量十分不匹配，在生產電池時要用到較多的β-Ni(OH)₂正極活性物質，負極氧化鋅活性物質用量則相對較少，使得所制造的電池質量比容量、體積比容量以及質量比能量、體積比能量都較低。

第三、用球形β-Ni(OH)₂制作的鎳正極，在充放電循環過程中容易產生過充電從而導致電極的膨脹、變形，進而縮短了電池的循環使用壽命。

第四、用球形β-Ni(OH)₂制造的電極的析氧過電位相對較低，充電過程中正極較容易析出氧氣，從而降低了電池的充電效率，同時會引起電池的氣脹，導致電池變形、使用壽命縮短，甚至產生過量氣體可能導致電池爆炸而引起使用安全問題。

近年來不少研究者試圖通過制備改性的α-氫氧化鎳來克服上述缺點，中國專利申請00123599.0、01129615.1、01109694.2、200510027345.7、200510027346.1分別公開了一種球形α-氫氧化鎳、一種納米α-氫氧化鎳、一種納米α-氫氧化鎳及其制備方法、水熱法制備α相氫氧化鎳的方法以及微波水熱法制備α相氫氧化鎳的方法等。但是，上述專利申請除了大都存在其各自的缺陷之外，它們還存在共同的不足之處：第一，所制備的α-氫氧化鎳密度較小，從而影響電池的體積放電比能量和放電比功率，難以達到動力電池所要求的高比能、量高比功率的要求；第二，所公開的技術的摻雜元素的含量及摻入雜質的量較難控制，因為其合成工藝步驟、流程及設備相對較為復雜和要求較高，從而導致實際合成過程中雜質元素種類、含量等不確定因素較多，難以實現規模化工業生產；第三，摻入的非活性雜質不僅降低了活性物質的實際容量，而且會直接降低電極放電比容量，從而影響電池的充放電性能；第四，以公開技術所制備的α-氫氧化鎳為正極活性物質所制造電極的放電容量較低，最高的比容量值為340mAh/g(專利申請01129615.1中的實施例一)，只有α-氫氧化鎳電極理論質量比容量578mAh/g的59％左右。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的不足，提供一種銀摻雜納米氫氧化鎳電池正極材料的制備方法。該方法操作簡便、采用無環境污染或低環境污染的原料，制得的產品作為電池正極材料利用效率較高、所制造的電池具有較高的比能量和較高的比功率，循環使用壽命長，并且能夠大功率、大電流放電，特別適用于制造動力電池的正極材料。

本發明方法通過如下技術方案來實現，一種銀摻雜納米氫氧化鎳電池正極材料的制備方法，其步驟如下：

第一步，將鎳、鋁和銀摩爾比為100∶10～20∶0.1～5的鎳鹽、鋁鹽和銀鹽，用水溶解配成鎳離子濃度為0.1～12mol/L的反應溶液；用氫氧化鉀和/或氫氧化鈉配制OH^-濃度為0.1～12mol/L的堿性沉淀劑溶液；