[發明專利]一種堿性二次電池用石墨烯-氫氧化鎳復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711309086.6
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108039470A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 蔣瑪麗
• 申請（專利權）人: 寧波高新區錦眾信息科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/583;H01M10/24;C01G53/04;C01B32/184
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明公開了一種堿性二次電池用石墨烯?氫氧化鎳復合材料的制備方法，包括如下步驟：(1)將氯化鎳、硫酸鈷、硫酸鋁和硫酸釓混合均勻配制成鎳鹽混合溶液；(2)將石墨加入濃硫酸和硝酸鉀的混合物中，加入高錳酸鉀，再添加雙氧水，清洗，過濾，烘干，研磨后得到氧化石墨固體；(3)配制石墨烯乙醇溶液；(4)取石墨烯乙醇溶液加入到上述鎳鹽混合溶液中，反應生成石墨烯?氫氧化鎳復合材料料。本發明制備的堿性二次電池用石墨烯?氫氧化鎳復合材料，在增大材料能量密度的同時，還提高了球形氫氧化鎳的導電性和循環穩定性，因此該材料在用于堿性二次電池時，使得電池具有高的比容量以及較長的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種堿性二次電池制造領域，尤其涉及一種堿性二次電池用石墨烯-氫氧化鎳復合材料的制備方法。

背景技術

隨著能源危機與環境污染的加劇，電動汽車的發展越來越受到人們的重視。金屬氫化物鎳氫二次電池(Ni/MH)以其高比能量、高比功率、長壽命、安全性好等優異的綜合性能，相比其它蓄電池成為電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)的最佳動力電源。氫鎳電池中，正極活性物質的性能是電池整體綜合性能提高的關鍵，尤其是作為電動車動力蓄電池，鎳電極的大電流充放電性能還需進一步提高。

Ni(OH)2作為正極活性物質被廣泛的應用于Ni/Cd，Ni/Zn，Ni/Fe，Ni/MH等堿性電池中。它存在兩種晶體結構，α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2。目前電池工業上主要應用β-Ni(OH)2作為正極材料，但純β-Ni(OH)2電化學性能存在一些不足。例如它是P型半導體材料，充放電時的導電性和固相質子擴散速度之間差異較大，氧化電位和氧氣析出電位比較接近，過充電很容易生成密度很小的γ-NiOOH導致電極膨脹損壞等，因此采用純Ni(OH)2制成的電極很難滿足高功率、大電流電池的要求。

發明內容

為克服上述不足，本發明提供一種堿性二次電池用石墨烯-氫氧化鎳復合材料的制備方法，使用該方法制備的氫氧化鎳復合材料，具有良好的導電性能以及循環穩定性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一個方面是提供一種堿性二次電池用石墨烯-氫氧化鎳復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備鎳鹽混合溶液

將氯化鎳、硫酸鈷、硫酸鋁和硫酸釓按鎳、鈷、鋁、釓摩爾比例為：10:0.3-1:0.2-0.5:0.1-0.3混合均勻配制成2-3mol/L的鎳鹽混合溶液；

(2)制備氧化石墨固體

將石墨加入濃硫酸和硝酸鉀的混合物中，硝酸鉀和石墨質量比為0.3-0.5∶1，濃硫酸和石墨質量比為10-20∶1，然后冷卻至0-2℃，攪拌10-20min，繼續攪拌同時緩慢加入高錳酸鉀，所述高錳酸鉀和石墨質量比為2-3∶1，然后升溫至15-20℃，并繼續攪拌8-10h，隨后將液體導入溫度為40-50℃的水浴中，繼續反應30-35min，再添加雙氧水，雙氧水和石墨質量比為0.5-1∶1，繼續攪拌3-4h，用10％wt的鹽酸溶液和水交替清洗3-5次，再用清水沖洗，過濾，濾餅烘干，再研磨后過篩，得到氧化石墨固體；

(3)制備石墨烯乙醇溶液

將氧化石墨固體溶于水中，配制質量濃度為0.10-0.15％的氧化石墨水溶液，并且調節pH值到10-11，將質量濃度80％的水合肼溶液倒入到上述氧化石墨水溶液中，在70-90℃回流攪拌10-20h后抽慮、洗滌、干燥，得到石墨烯，將得到的石墨烯配制成濃度為3-5g/L的石墨烯的乙醇溶液；

(4)反應生成石墨烯-氫氧化鎳復合材料