[發明專利]一種摻雜鋅、錳、鋁制備球形氫氧化鎳的方法

有效

• 申請號: 201110382222.0
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102664266A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 王大偉;孫衛華;王錫芬;李世輝;魯海春;王艷紅;張春亮;張轉;孫朝軍
• 申請（專利權）人: 安徽亞蘭德新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及二次電池儲能材料新領域，特別涉及一種摻雜鋅、錳、鋁制備球形氫氧化鎳的方法。

背景技術

球形氫氧化鎳是各種堿性二次電池(如Ni/Cd，Ni/MH，Ni/H₂等)的正極活性材料，對電池的容量和壽命起到至關重要的作用。隨著科學技術的發展，各種電氣化產品的誕生，二次電池的應用也更加廣泛。一些工作環境差，安全性要求高的低端二次電池市場空缺比較大，如：適應高低、溫差大等惡劣環境的草坪燈，長時間充放電狀態的應急燈。這時，就需要在能夠滿足不同電池性能的要求情況下，尋找替代金屬，生產低成本球形氫氧化鎳，從而來滿足各種市場的不同需求。然而在原料中摻雜鋅、錳以及鋁替代部分鎳制備成的球形氫氧化鎳，不僅能使產品中鎳的含量降低，減少生產成本，而且制成電池后產品的電化學性能也得到了改善，具有很重要的實用價值。

發明內容

為了解決現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種制備成本較低的摻雜鋅、錳、鋁制備球形氫氧化鎳的方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種摻雜鋅、錳、鋁制備球形氫氧化鎳的方法，其特征在于，將硫酸鎳鹽、硫酸鋅鹽、硫酸錳鹽以及硫酸鋁鹽混合水溶液，氨水，氫氧化鈉水溶液經精密流量控制系統連續注入到反應釜中，控制反應體系的溫度、pH值以及攪拌強度，反應生成球形氫氧化鎳，再經反應釜溢流口連續流出，經陳化、洗滌、干燥。

進一步，所述混合水溶液中硫酸鎳濃度為0.95～1.20mol/L，硫酸鋅濃度為0.09～0.15mol/L，硫酸錳濃度為0.10～0.18mol/L，硫酸鋁濃度為0.11～0.56mol/L。

進一步，氨水的濃度為8.0～14.0mol/L。

進一步，氨水和硫酸鎳的進料摩爾比為mNH₃·H₂O∶mNi²⁺＝0.9～1.6∶1。

進一步，氫氧化鈉水溶液的濃度為4.5～10.0mol/L。

進一步，反應體系溫度為40～70℃。

進一步，反應體系pH值為11.0～13.5。

進一步，反應釜的攪拌速度為120～250r/min。

較為完善的是，制備的球形氫氧化鎳的粒度為8～15μm。

本發明方法生產的球形氫氧化物固溶體產品中Ni％：＜50％，Zn％：5～8％，Mn％：4～7％，Al％：1～5％，由于較多量摻雜并取代部分鎳，而鋅、錳、鋁的價值遠低于鎳，使得生產成本降低；同時錳的加入提高了產品的開口電壓和熱穩定性，雖然克容量有所降低，但鋅、鋁的加入改善了循環壽命，從而進一步改善了產品的電化學性能，該產品性能穩定，應用范圍廣。

本發明具有如下有益效果：

1、工藝流程簡單，反應易于控制。

2、鎳的消耗少，生產成本低，產品應用范圍廣，具有較大的工業價值。

3、本發明工藝條件所生產的球形氫氧化鎳產品制成電池后，性能穩定，開口電壓、熱穩定性和高倍率循環壽命得到提高。

附圖說明

為了便于本領域技術人員理解，下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1是本發明實施例1制備產品的掃描電鏡圖(20000倍)。

圖2是本發明實施例1制備產品的掃描電鏡圖(10000倍)。

圖3是本發明實施例1制備產品的掃描X衍射圖。

圖4是本發明實施例1制備產品的1C充電10C放電循環數據。

圖5是本發明實施例1制備產品的1C充放容量。

具體實施方式

實施例1

反應器體積3.5m³，將濃度為1.07mol/L硫酸鎳、0.15mol/L硫酸鋅、0.10mol/L硫酸錳以及0.25mol/L硫酸鋁混合水溶液，濃度為8.6mol/L氨水，濃度為4.55mol/L氫氧化鈉水溶液經精密流量控制系統連續注入到反應釜中。

反應過程中硫酸鹽混合水溶液的加入量為3.00L/min，氨水和硫酸鎳的進料摩爾比為mNH₃·H₂O∶mNi²⁺＝0.9∶1。

控制反應體系的溫度為60±1℃，反應液pH值為13.5±0.2，反應中攪拌轉速為120±5r/min。

連續反應后，再經陳化、洗滌、干燥得到球形氫氧化鎳產品。

如圖1-3所示，制備的球形氫氧化鎳的粒度為8～10μm。