[發明專利]一種制備球形氫氧化鎳的方法

有效

• 申請號: 201310092483.8
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103204554A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 郭慧;郭峰;張義才;齊登業;周玉春;胥曉云;陳陽春;和法波
• 申請（專利權）人: 萊蕪鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術領域

本發明屬于無機制備領域，具體涉及一種簡單的制備球形氫氧化鎳的方法。

背景技術

球形接枝狀氫氧化鎳作為鎳氫電池的高性能正極活性材料,越來越多地受到人們的關注，國內先后有十幾家科研院所對球形氫氧化鎳的制備工藝進行了研究，其中包括鄭州大學，北京冶院，晶安化工等，國外則以日本田中化學公司和日本關西觸媒公司。通過對國內外主要球形氫氧化鎳生產廠家的樣品在化學成分、晶形、晶粒度、放電比容量和電壓平臺等方面的比較，我們發現國內球形氫氧化鎳與國外先進氫氧化鎳相比還存在一定差距，主要表現在晶形并非有利的枝晶結構，晶粒度較大等方面,從而導致氫氧化鎳的綜合性能偏低。

氫氧化鎳的制備方法按制備原理分有化學沉淀法、粉末金屬法和金屬鎳電解法;按產品的物化性能分有普通氫氧化鎳工藝、球形氫氧化鎳工藝和摻雜氫氧化鎳工藝等,其中以化學沉淀法即濕法工藝為主。濕法制備氫氧化鎳的工藝也有多種，原則上都遵循Ni²+2OH^-→Ni(OH)₂這一反應原理。它包括緩沖溶液法和直接生成法，其中應用最廣泛最成功的是配合物法，而氨水作為配合劑又在此法中最常用。目前也存在其它的配合劑，例如Vishnu等人用檸檬酸三鈉作配合劑,Subbaiah等人等分別用琥珀酸鹽、酒石酸鹽、EDTA和三乙醇胺等作配合劑制得氫氧化鎳并得出后者具有最高的放電比容量(208mAh/g);Acharya等人用不同的沉淀劑直接沉淀氫氧化鎳，結果用尿素作沉淀劑效果最好，容量達到了420mAh/g。但是上述配合劑在工業上的應用仍有很長的路要走。而目前在工業生產中，張聚東等人是將鎳離子、氨水、堿金屬的氫氧化物溶液三種物料加入到反應容器中。通過控制流量比及時間使反應經成核期和成長期兩個階段，控制完成一個加料-反應-收集的周期是22-24小時，之后將一個周期的半成品經陳化、洗滌、烘干,即得產品。制備出的產品粒徑分布均勻，解決了長期以來存在的“一致性缺陷”的問題，但其生產過程復雜，反應周期長。

以上幾種方法都有其各自的優點，但由于電池的設計均以正極容量為限制標準,因而以提高鎳正極的性能尤為重要。氫氧化鎳是鎳電極的活性物質，其性能好壞直接影響鎳電極及其相應電池的質量高低，因而各研究工作者設法通過優化制備條件(pH值、溫度、堿度、反應物濃度等)及控制晶體的生長速率,有望制備出高容量。目前也有很多關于球形氫氧化鎳的專利，但其反應過程步驟復雜，條件要求嚴格。

發明內容

針對上述反應方法的缺點，本發明提出了一種簡單、有效、經濟的方法成功的制備出了球形氫氧化鎳。

本發明在無需控制反應pH，反應物料添加量和反應物的添加速度的條件下，利用陰陽離子互斥作用對形貌進行雙重控制，在反應釜中制造了一個對形貌的雙重控制的環境，從而制備出具有球形形貌的氫氧化鎳，從而實現一步法制備球形氫氧化鎳的方法。

該方法包括：

稱取一定量的鎳鹽、表面活性劑，將其溶于蒸餾水，攪拌至完全溶解。然后加入一定量堿劑（常溫下不分解、加熱后能分解使溶液呈堿性的物質，如尿素、六次甲基四胺），再攪拌均勻，將混合溶液轉入到高壓反應釜中，80-100℃下反應1-10小時，過濾，反復洗滌，得到產物為淺綠色沉淀。

所述表面活性劑由陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑組成。

優選的，其中陰陽離子表面活性劑的質量比為1:1，鎳鹽的質量是兩種表面活性劑質量的5-10倍。改變陰陽離子表面活性劑的比例也可以制得類似的產品。

其中鎳鹽可以為：NiCl₂、NiSO₄、Ni(NO₃)₂；

其中陽離子表面活性劑可為嗎啉胍、聚乙烯多胺鹽、烷基季銨鹽等，比如十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉；陰離子表面活性劑可為：氨基酸鹽、酚鹽、烯醇鹽、酮基磺胺鹽等。

優選的，以十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑。

本發明以陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑對氫氧化鎳制備過程中形貌和分散度的控制，在反應釜中制造了一個雙重調控形貌和分散度的環境，通過陰陽離子靜電排斥的作用合成出了分散度均一，形貌規范并且粒徑小的球形氫氧化鎳。從而實現一步合成球形氫氧化鎳，為球形氫氧化鎳的工業化生產和應用提供了一種方便，可行的方法。

附圖說明

圖1為實驗制備的Ni(OH)₂的XRD圖譜。

圖2為實驗制備的Ni(OH)₂的SEM照片。