[發明專利]一種鎳系電池正極活性材料及其制備方法和一種鎳系電池

在審

• 申請號: 201611150267.4
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106784668A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳振兵;蔡勝祥;謝紅波
• 申請（專利權）人: 湖南格蘭博智能科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/58;H01M10/30
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 李弘,楊紅梅

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種鎳系電池正極活性材料及其制備方法和一種鎳系電池。

背景技術

近年來，由于工業化程度越來越高，能源、環保和可持續發展等問題擺在政府和民眾面前，并引起高度關注。鎳氫電池作為二次電池由于具有高比能量、高循環性能、高安全性，而且成本低、綠色環保，所以在國民經濟、國防建設和我們的日常生活中發揮著越來越重要的作用。其應用范圍日益廣泛，小功率的有數碼產品，中等功率的有電動工具，高溫大功率的有純電動汽車、混合動力電動汽車等。在應急燈及某些高溫使用條件領域，需要電池能在高溫下有較高的充放電效率，而現有的技術很難滿足客戶的要求；

現有技術中開始在常規球形氫氧化鎳表面形成包覆層，例如CN101357781A中公開了一種高溫鎳電池用球形氫氧化鎳，通過在氫氧化鎳表面包覆難溶性金屬氟鹽，例如氟化鈣；CN101357780A中公開了一種高溫鎳電池用球形氫氧化鎳，通過在氫氧化鎳表面包覆難溶性磷酸金屬鹽，例如磷酸鈣。但是在球形氫氧化鎳表面包覆磷酸鈣或氟化鈣，其包覆不致密，仍然存在電池內部自放電過程，電池容量和高溫性能仍然較差。另外，該包覆過程采用化學方法，方法復雜，條件苛刻。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種鎳系電池正極活性材料及其制備方法和一種鎳系電池，該制備方法通過在球形氫氧化鎳表面包覆碳酸鈣致密層，使得含有正極活性材料的鎳系電池高溫充放電效率、每克正極活性材料容量發揮明顯提高，顯著提高鎳系電池的高溫充放電效率。

基于上述目的，本發明提供的一種鎳系電池正極活性材料的制備方法，包括以下步驟：將球形氫氧化鎳、氫氧化鈣和水混合，攪拌，同時通入二氧化碳氣體，使球形氫氧化鎳的表面包覆一層碳酸鈣，得到所述鎳系電池正極活性材料。

在本發明中，優選的，所述球形氫氧化鎳、氫氧化鈣和水的質量比為100：0.5～10：100。

本發明中，進一步優選的，所述球形氫氧化鎳、氫氧化鈣和水的質量比為100：0.5：100。

本發明中，優選的，所述攪拌的時間為3.5～4.5h，直至溶液為弱酸性為止。

在本發明中，弱酸性指的是在常溫下pH在4-7范圍內。

在本發明中，氫氧化鈣用于包覆球形氫氧化鎳，并在后期轉化為碳酸鈣，實現球鎳表面難溶性鹽的包覆，避免正極被還原。同時水用于溶解微量的氫氧化鈣，使氫氧化鈣與球形氫氧化鎳混合均勻，水的用量不宜過高，否則后續工藝時間較長，水的用量也不宜過低，否則其溶解的氫氧化鈣含量太少，難以實現致密包覆。優選的，球形氫氧化鎳、氫氧化鈣和水的質量比為100：0.5～10：100，進一步優選的，球形氫氧化鎳、氫氧化鈣和水的質量比為100：0.5：100。

在本發明中，對球形氫氧化鎳、氫氧化鈣和水的混合體系進行攪拌，使球形氫氧化鎳與氫氧化鈣混合均勻，使氫氧化鈣在球形氫氧化鎳表面形成均勻包覆，攪拌的同時通入二氧化碳，使氫氧化鈣轉化為碳酸鈣，將得到碳酸鈣致密均勻包覆的球形氫氧化鎳，即本發明提供的鎳系電池正極活性材料。向混合體系中通入二氧化碳的時間不易過長，直至溶液為弱酸性即可，以防止二氧化碳過量生成碳酸氫鈣，降低包覆層的致密度。

在本發明鎳系電池正極活性材料的制備方法中，不需要對混合體系進行加熱、過濾濾渣和烘烤，制備方法簡單，易于實施。

進一步的，本發明還提供了一種鎳系電池正極活性材料，根據所述的鎳系電池正極活性材料的制備方法制備得到。

本發明通過將碳酸鈣致密層包覆于球形氫氧化鎳表面，即使鎳系電池負極產生氫氣，由于球形氫氧化鎳具有致密的碳酸鈣包覆層，因此氫氣不會直接接觸球形氫氧化鎳，也不會還原正極活性材料，能有效提高鎳系電池的高溫性能。

進一步的，本發明還提供了一種鎳系電池，包括鋼殼，所述鋼殼內設有由正極、負極和隔膜組成的極組，在鋼殼內注入電解液；正極采用的活性材料為本發明提供的鎳系電池正極活性材料。

在本發明中，正極包括正極基體和涂覆于所述正極基體上的正極材料，正極基體可以為本領域常規的基體，例如泡沫鎳(面密度280-450g/m²)，正極材料包括正極活性材料、導電劑和粘合劑，正極活性材料為本發明所制備的鎳系正極活性材料，導電劑為氧化亞鈷，粘合劑為PTFE乳液。