[發明專利]一種堿性二次電池用含碳球形氫氧化鎳復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711309100.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108054361A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 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;H01M4/62;H01M10/30;B82Y30/00;B82Y40/00
• 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含碳球形氫氧化鎳復合材料的制備方法，包括如下步驟：(1)將硅源前驅溶液和碳源前驅溶液混合均勻，得到碳源?硅源混合溶液；加入膠體晶體混合，碳化，得到多孔納米碳材料；(2)將氯化鎳、硫酸釓、硫酸鈷和去離子水配制成混合溶液；(3)混合多孔納米碳材料和鎳鹽混合溶液；(4)在混合液中加入氫氧化鈉溶液，攪拌反應，將所得沉淀陳化，洗滌至中性，干燥，即為成品含碳球形氫氧化鎳復合材料。本發明制備的堿性二次電池用球形氫氧化鎳材料，大大提高了其導電性和循環穩定性，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含碳球形氫氧化鎳復合材料的制備方法。

背景技術

隨著科技的進步，人們對可移動能源的需求越來越強烈，特別是對于純電動交通工具的要求隨著石油及環境危機的加劇而不斷加強。目前能否突破價格低廉、安全、環境友好、性能優越的二次化學電源技術已是制約純電動交通工具發展的瓶頸。堿性氫鎳電池因其能量密度高、循環壽命長、可快速充放電、無記憶效應、無污染等優異的綜合特性，被譽為首選的電動車用動力蓄電池。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。氫氧化鎳是一種具有半導體性質的材料，其顆粒內部和顆粒之間的電阻很大，導致氫氧化鎳作為活性物質組裝電池的性能不是很理想。

目前，研究人員主要通過對其正極活性材料氫氧化鎳進行內部金屬離子取代摻雜，對其表面進行包覆等手段來進一步提高氫鎳電池的性能，其主要作用是增強其導電性、提高析氧電位、改善高溫充放電效率等。然而，在大電流充放電條件下，電化學反應主要集中在氫氧化鎳顆粒的表層進行，因氫氧化鎳的電阻很大，其顆粒內部深處的的活性物質在此種條件下很難得到充分的利用，因而充放電的比容量降低。

為了進一步完善MH/Ni電池的性能，在對其正極活性材料Ni(OH)2的改進過程中，研究人員一方面是在成熟的球形氫氧化鎳基礎上，通過對其進行內部摻雜、表面修飾等手段來改善其性能，另一方面則是通過制備不同尺寸、形貌的新型的氫氧化鎳來提高其性能。

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含碳球形氫氧化鎳復合材料的制備方法，使用該方法制備的球形氫氧化鎳材料，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含碳球形氫氧化鎳復合材料的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)制備多孔納米碳材料

稱取間苯二酚和甲醛混合均勻，再加入去純凈水混合均勻，得到碳源前驅溶液；稱取正硅酸乙酯和甲醇、純凈水、硫酸混合均勻，得到硅源前驅溶液，其中，正硅酸乙酯和甲醇、純凈水、硫酸質量之比為3:1-2:1-2:0.2-0.3，硫酸濃度為2-3mol/L；然后將上述硅源前驅溶液和上述碳源前驅溶液以質量比為1：3-5混合均勻，得到碳源-硅源混合溶液；將平均粒徑為200-300納米，微球球壁厚度為30-50納米的中空聚苯乙烯微球干燥，得到膠體晶體；將得到的碳源-硅源混合溶液加入所述膠體晶體混合均勻，然后密封，室溫下放置50-60小時，將制得的產物在90-100℃干燥，然后置于高溫爐中碳化，以0.2-0.3L/分鐘的速度通入氦氣保護，以升溫速率為3-5℃/min升溫至130-150℃，烘干2-3小時，然后升溫至500-600℃保溫4-5小時，在升溫至900-1000℃碳化3-4小時然后通入二氧化碳進行活化，得到多孔納米碳材料；

(2)制備鎳鹽混合溶液

將氯化鎳、硫酸釓、硫酸鈷和去離子水配制成混合溶液，其中鎳離子濃度為1-2mol/L、釓離子濃度為0.05-0.1mol/L、鈷離子濃度為0.03-0.05molg/L；

(3)混合多孔納米碳材料和鎳鹽混合溶液