[發(fā)明專利]堿性二次電池正極活性物質(zhì)用的包覆氫氧化鎳粉末及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380060405.8
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN104798230A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岡東壽明;二瓶知倫;笹岡英雄
• 申請（專利權(quán)）人: 住友金屬礦山株式會社
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 崔香丹;李英艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種作為堿性二次電池用正極活性物質(zhì)的氫氧化鎳粉末及其制造方法，特別涉及一種為了確保粒子間的導(dǎo)電性并提高電池的利用率、壽命特性以及輸出特性而由鈷化合物進行包覆氫氧化鎳粉末及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，對于便攜式設(shè)備、混合動力車搭載用二次電池的需求日益增多的同時，對其的高容量化有著強烈的需求。為此，還對堿性二次電池正極材料用的氫氧化鎳粉末實施了如下改善：為了改善高溫下的利用率而使鈷固溶于氫氧化鎳粉末中，或者，為了改善壽命特性而使鋅或鎂固溶于氫氧化鎳粉末中。

特別是，使用于混合動力車用電源等的高功率用途的堿性二次電池的氫氧化鎳粉末中，不僅對上述高溫下利用率的提高、壽命特性的改善有著強烈的需求，而且還對輸出特性的改善也有著強烈的需求。但是，由于堿性二次電池正極材料用的氫氧化鎳粉末是電絕緣體，因而缺乏導(dǎo)電性，電流不能充分遍布在氫氧化鎳中，因此，存在氫氧化鎳的電化學(xué)利用率低的問題。

為了解決上述問題，通過作為導(dǎo)電材料的氧化鈷或氫氧化鈷等的鈷化合物來包覆氫氧化鎳粒子的表面，由此確保氫氧化鎳粒子間的導(dǎo)電性。通過該氫氧化鎳粒子的表面上所包覆的鈷化合物體現(xiàn)導(dǎo)電性，并形成了氫氧化鎳粒子間的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

例如，專利文獻1提出了在主成分為氫氧化鎳的粒子上形成β型氫氧化鈷薄層的蓄電池用鎳活性物質(zhì)。上述鎳活性物質(zhì)通過如下方式獲得：在堿性水溶液中，從鎳鹽析出氫氧化鎳粒子之后，將該氫氧化鎳粒子浸漬于硫酸鈷鹽或者硝酸鈷鹽的水溶液中，接著采用堿性水溶液進行中和而獲得。

另外，作為由氫氧化鈷包覆氫氧化鎳粉末的制造方法，專利文獻2公開了如下方案：在含有氫氧化鎳粉末且用苛性堿調(diào)整至pH11～13的水溶液中，同時且連續(xù)地定量供給含有鈷的水溶液和銨離子供體。

此外，專利文獻3提出了如下方法：將氫氧化鎳原料粉末的懸浮液的pH、溫度、銨離子濃度保持在規(guī)定值，并且，相對于氫氧化鎳原料粉末1kg以鈷換算為0.7g/分鐘以下的供給速度供給含有鈷離子的水溶液，以使鎳離子濃度成為10～50mg/L以及鈷離子濃度成為5～40mg/L，同時將含有銨離子的水溶液供給于該懸浮液中。

使用了由上述鈷化合物包覆氫氧化鎳粉末的堿性二次電池用正極，通常通過如下工序制造：將氫氧化鎳粉末和作為粘合劑的有機物聚合物與溶劑進行混合而使其糊化(漿液化)，并將其填充于發(fā)泡鎳等的三維金屬多孔體中，之后實施干燥、壓制等工序。但是，通常，由鈷化合物包覆氫氧化鎳粉末在糊劑中的分散性差，制作正極時，對發(fā)泡鎳等的填充密度低，因此，存在無法發(fā)揮所期待的電池特性的問題。

對于上述問題，通常認為振實密度高時可實施高密度填充，且電池容量會增大，因此，對成為芯材的氫氧化鎳粉末的高振實密度化進行了研究。例如，專利文獻4公開了如下方案：可同時且連續(xù)地供給含鎳水溶液、苛性堿水溶液以及銨離子供體而結(jié)晶析出氫氧化鎳以使粒徑肥大化，由此獲得2.1～2.3g/mL的高振實密度的氫氧化鎳粉末。另外，專利文獻5公開了一種振實密度為1.9g/mL以上且平均粒徑為3～25μm的高密度氫氧化鎳粉末。

如上所述，雖然提出了由鈷化合物包覆的包覆氫氧化鎳粉末的高振實密度化帶來的高密度填充方案，但對改善糊劑中的分散性的問題沒有提出有效方案，存在著制作正極時對發(fā)泡鎳等的填充密度還未達到令人滿意的水平的問題點。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開昭63-152866號公報

專利文獻2：日本特開平07-133115號公報

專利文獻3：日本特開2000-149941號公報

專利文獻4：日本特開平07-245104號公報

專利文獻5：日本特開平10-012237號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

鑒于上述以往的問題點，本發(fā)明的目的在于，提供一種改善糊化(Pasting)時的分散性且在制作堿性二次電池用正極時能夠高密度地填充于發(fā)泡鎳等的三維金屬多孔體的包覆氫氧化鎳粉末及其制造方法。

解決課題所用的方法

為了達到上述目的，本發(fā)明人等對制作糊劑時包覆氫氧化鎳粉末凝集而分散性降低的原因進行了精心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了在作為溶劑的水中分散包覆氫氧化鎳粉末時的pH對凝集的發(fā)生產(chǎn)生大的影響。而且，發(fā)現(xiàn)了包覆氫氧化鎳粉末的制造過程中，通過控制清洗條件而減少所含的銨離子，可以控制pH，從而完成了本發(fā)明。