[發(fā)明專利]一種鎳基電池用正極材料及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710730359.8 | 申請(qǐng)日： | 2017-08-23 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107658435A | 公開（公告）日： | 2018-02-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 楊樹斌;王柳;李彬;丁軍偉 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京航空航天大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/30 |
| 代理公司： | 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002 | 代理人： | 王文君,王文紅 |
| 地址： | 100191*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 電池 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
1.一種鎳基電池用正極材料，其特征在于，所述正極材料具有石墨烯片層包覆氫氧化鎳顆粒的結(jié)構(gòu)，材料中氫氧化鎳的質(zhì)量占比為60～95％；所述石墨烯片層的厚度為0.5～10nm，石墨烯片層的平面尺寸為500nm～50μm；石墨烯片層緊密包裹在氫氧化鎳表面，且彼此相連形成連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
2.權(quán)利要求1所述鎳基電池用正極材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：
(1)鎳基化合物與氧化石墨烯或石墨烯均勻分散在水和/或有機(jī)溶劑中，然后在常壓反應(yīng)器或水熱釜內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為25～250℃，所述鎳基化合物與氧化石墨烯或石墨烯的投料質(zhì)量比為0.8～50：1；
其中，所述鎳基化合物為氫氧化鎳或氫氧化鎳的前驅(qū)體，所述氫氧化鎳的前驅(qū)體為硝酸鎳、硫酸鎳、氧化鎳、氯化鎳、醋酸鎳中的一種或多種，所述有機(jī)溶劑為乙醇、丙醇、乙二醇、異丙醇、甲基吡咯烷酮中的一種或多種的組合；所述反應(yīng)的方式為水熱反應(yīng)、溶劑熱反應(yīng)、共沉淀反應(yīng)中的一種或多種，
(2)采用選自真空干燥、冷凍干燥以及超臨界干燥法中的任一種干燥法對(duì)前步的產(chǎn)物體系進(jìn)行干燥，得固體產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鎳由煅燒法、溶劑熱法、水熱法、共沉淀法、氣相沉積法的制備方法中的一種制備而成，氫氧化鎳尺寸為20nm～50μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的氫氧化鎳與氧化石墨烯或石墨烯的投料質(zhì)量比為35～45:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述石墨烯為采用乳化切割和強(qiáng)超聲結(jié)合的方法機(jī)械剝離石墨片獲得；所述氧化石墨烯用改進(jìn)的hummers’法制備，具體為：將石墨片和硝酸鈉混合均勻，加入濃硫酸，在低于4℃條件下緩慢加入KMnO4，并在低于4℃溫度下攪拌反應(yīng)1h，然后升溫至30～40℃反應(yīng)0.5～1h，然后緩慢加入去離子水，待去離子水完全加入后加熱至沸騰，并保持反應(yīng)30min；其中石墨片、硝酸鈉、濃硫酸、KMnO4，的質(zhì)量比為1：0.1～0.8：20～50：2～4。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)的水分散體系中還添加有添加劑，所述添加劑為氨丙基三乙氧基硅烷、CTAB、十二烷基硫酸鈉、PVP、F127中的一種或多種；添加劑與鎳基化合物的質(zhì)量比例為1：0.5～2；所述反應(yīng)的方式為共沉淀反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2～6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)為：將氧化石墨烯分散于其質(zhì)量1000～2000倍的水中，另將鎳基化合物分散在其質(zhì)量5～20倍的水中，將鎳基化合物水溶液緩慢加入氧化石墨烯水溶液中，室溫?cái)嚢枋蛊涔渤恋?～4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2～6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)之后、步驟(2)之前，向步驟(1)后的體系中加入還原劑，使發(fā)生還原反應(yīng)；所述還原劑選自水合肼、硼氫化鈉、硼氫化鉀、氫氣中的一種或多種，進(jìn)行還原反應(yīng)的溫度為50℃～90℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求2～6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)干燥之后，對(duì)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為200℃～900℃，時(shí)間為0.5～10小時(shí)。
10.含有權(quán)利要求1所述的鎳基電池用正極材料的電池，其特征在于，所述電池為鎳鋅電池、鎳鎘電池、鎳氫電池中的一種。
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