纳米碳素技术修饰球形氢氧化镍的方法技术

本发明专利技术公开一种新型纳米碳素技术修饰镍电极中所用正极活性物质球形氢氧化镍的制备技术。采用碱性条件下电化学方法来修饰球形氢氧化镍。该制备方法简单，沉积均匀，制成的碱性蓄电池特别是高功率镍氢电池正极材料导电率提高了２０％以上，减少了泡沫镍电极中镍使用量约２０％，在镍电极中，氧化亚钴的使用量由原５～１０％降低到０．５～２％，大幅度的提高了电池的电性能，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
纳米碳素技术修饰球形氢氧化镍的方法
本专利技术涉及一种电池材料的制备方法，具体涉及一种镍电极用正极材料—球形氢氧化镍的纳米碳素修饰方法。
技术介绍
镍电极是碱性镉镍、铁镍、氢镍、锌镍电池的正极，而镍电极高功率性能的提高对所有镍电极的碱性蓄电池的技术水平都获得提高。特别是目前高功率，长寿命，低成本的镍氢电池的发展，以满足混合动力汽车，动力汽车，电动自行车，电动摩托车，电动工具等行业的迫切需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型纳米碳素技术修饰球形氢氧化镍的制备方法，用该材料作为正极材料的碱性蓄电池具有高放电电压平台、低内阻的特性，适用于高功率放电的碱性蓄电池，降低了镍、钴的使用量，成本较常规碱性蓄电池下降了约20％。本专利技术的目的可以通过以下措施达到：一种纳米碳素技术修饰氢氧化镍的方法，包括下列步骤：(1)向0.05～0.1mol/L的氢氧化纳溶液中加入Ni(OH)2，使Ni(OH)2的浓度达到0.1～5mol/L，并加入Ni(OH)2质量的5～10％的石墨，制得混合液；(2)将混合液在40～100℃并搅拌下置于电场中，按每平方厘米0.05～0.5mA的电流密度通入直流电进行反应，电场阴阳极两端的槽电压为1.5～1.85V；(3)将混合液在40～80℃下沉淀搁置后，通入超声波对混合液震荡2～5h；(4)将混合液静置沉淀、过滤、洗涤、干燥后得到纳米碳素修饰的氢氧化-->镍。本专利技术的目的具体可以通过以下措施达到：一种新型纳米碳素技术修饰球形氢氧化镍的制备方法，包括下列步骤：(1)用去离子水配制氢氧化纳溶液，浓度5-10％mol/L；(2)称取0.1～5mol/L的Ni(OH)2粉末和按Ni(OH)2的5～10％的质量比的高纯胶体石墨混合均匀，加入到氢氧化钠溶液中，搅拌均匀，保持溶液温度在40～100℃；(3)在混合反应槽中施于电场，并按每平方厘米0.05-0.5mA的电流密度通入直流电于反应槽中，同时进行搅拌，阴阳极两端的槽电压为1.5～1.85V；(4)将反应溶液在40～80℃沉淀静置；(5)通入超声波对反应溶液震荡2～5h，对反应粒子进行乳化、雾化处理；(6)将反应溶液静置，沉淀，过滤；(7)将过滤沉淀物用40～100℃的去离子水洗直至无碱液；(8)将反应沉淀物在40～120℃真空干燥。在步骤(3)中的搅拌速度为每分钟500～1500转；以镍金属板作为阴阳极；反应时间为2～5h。在步骤(4)中的沉淀搁置时间为12h～24h。。在步骤(6)中沉淀静置时间2～10h。本专利技术的优点是：1.本专利技术对球形氢氧化镍的修饰，采用在碱性条件下，辅以电场，在球形氢氧化镍的颗粒上生长高度取向的高导电性的纳米碳素，代替了在球镍表面覆钴的方法，本专利技术在均匀的液相制备，在最佳的配方和合理的工艺条件下完成。2.本专利技术在混合搅拌反应时，辅予电场作用，使超细微石墨离子更快吸附到球形氢氧化镍颗粒的表面，涂层结合强度大幅度提高；在混合搅拌反应时，辅予适当温度，使粒子间受热更均匀。-->3.本专利技术在反应溶液中，通以超声波震荡，产生的乳化、雾化，使纳米碳素修饰的球形氢氧化镍所具有的高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径。4.用该材料作为正极材料的碱性蓄电池具有高放电电压平台、低内阻的特性，适用于高功率放电的碱性蓄电池，降低了镍、钴的使用量，成本较常规碱性蓄电池下降了约20％。具体实施方式下面结合实例来对本专利技术做进一步的描述：实施例1：一种纳米碳素技术修饰球形氢氧化镍的制备方法，采取如下步骤：称取1000g球形氢氧化镍和70g的超细微高纯胶体石墨混合均匀，缓慢均匀加入到1.4L浓度为8M/L(即mol/L)的温度为70℃的氢氧化钠溶液中；溶液在70℃条件下，按每平方厘米0.5mA的电流密度通入直流电，保持槽电压1.8V，同时以每分钟1000转匀速搅拌，反应时间3h；反应结束后，在70℃条件下搁置20h；在室温条件下通入超声波对反应溶液震荡3h，然后将反应溶液静置7h，过滤后，用75℃的去离子水清洗过滤，沉淀物至无碱液为止，最后将清洗好的反应沉淀物在90℃的真空条件下烘干，制成纳米碳素修饰的球形氢氧化镍。实施例2：一种纳米碳素技术修饰球形氢氧化镍的制备方法，采取如下步骤：称取1000g球形氢氧化镍和50g的超细微高纯胶体石墨混合均匀，缓慢均匀加入到1.96L浓度为5.5M/L的温度为50℃的氢氧化钠溶液中；溶液在95℃条件下，按每平方厘米0.45mA的电流密度通入直流电，保持槽电压1.8V，同时以每分钟600转匀速搅拌，反应时间2-5h；反应结束后，在45℃条件下搁置15h；在室温条件下通入超声波对反应溶液震荡2.5h，然后将反应溶液静置3h，过滤后，用95℃的去离子水清洗过滤，沉淀物至无碱液为止，最后将清洗好的反应沉淀物在100℃的真空条件下烘干，制成纳米碳素修饰的球形-->氢氧化镍。实施例3：一种纳米碳素技术修饰球形氢氧化镍的制备方法，采取如下步骤：称取1000g球形氢氧化镍和90g的超细微高纯胶体石墨混合均匀，缓慢均匀加入到1.14L浓度为5.5M/L的温度为90℃的氢氧化钠溶液中；溶液在55℃条件下，按每平方厘米0.15mA的电流密度通入直流电，保持槽电压1.55V，同时以每分钟1400转匀速搅拌，反应时间4.5h；反应结束后，在75℃条件下搁置22h；在室温条件下通入超声波对反应溶液震荡4h，然后将反应溶液静置8h，过滤后，用55℃的去离子水清洗过滤，沉淀物至无碱液为止，最后将清洗好的反应沉淀物在70℃的真空条件下烘干，制成纳米碳素修饰的球形氢氧化镍。用本专利技术实施例1制备的纳米碳素修饰的球形氢氧化镍制成电池正极，用储氢合金粉制成负极，以及氢氧化钾电解液，隔膜组装成D型高功率镍氢电池。电池以9000mA充电72分，9000mA放电到终止电压1.0V/只，电池放电1.2V平台电压在电池实际容量的95％以上，电池以9000mA充电72分，90000mA放电到终止电压0.7V/只，放电时间＞5.5分钟，放电容量为实际容量的92％。电池高功率放电性能好，而且比常规镍氢电池降低成本约20％。用不经过修饰的球形氢氧化镍制成电池正极，用储氢合金粉制成负极，以及氢氧化钾电解液，隔膜组装成D型高功率镍氢电池。电池以9000mA充电72分，9000mA放电到终止电压1.0V/只，电池放电1.2V平台电压在电池实际容量的80％以上，电池以9000mA充电72分，90000mA放电到终止电压0.7V/只，放电时间＞4.8分钟，放电容量为实际容量的80％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米碳素技术修饰氢氧化镍的方法，其特征在于包括下列步骤：（１）向０．０５～０．１ｍｏｌ／Ｌ的氢氧化纳溶液中加入Ｎｉ（ＯＨ）↓［２］，使Ｎｉ（ＯＨ）↓［２］的浓度达到０．１～５ｍｏｌ／Ｌ，并加入Ｎｉ（ＯＨ）↓［２］质量的５～１０％ 的石墨，制得混合液；（２）将混合液在４０～１００℃并搅拌下置于电场中，按每平方厘米０．０５～０．５ｍＡ的电流密度通入直流电进行反应；（３）将经过反应的混合液在４０～８０℃下沉淀搁置后，通入超声波对混合液震荡２～５ｈ； （４）将经过震荡的混合液静置沉淀、过滤、洗涤、干燥后得到纳米碳素修饰的氢氧化镍。

【技术特征摘要】
1、一种纳米碳素技术修饰氢氧化镍的方法，其特征在于包括下列步骤：(1)向0.05～0.1mol/L的氢氧化纳溶液中加入Ni(OH)2，使Ni(OH)2的浓度达到0.1～5mol/L，并加入Ni(OH)2质量的5～10％的石墨，制得混合液；(2)将混合液在40～100℃并搅拌下置于电场中，按每平方厘米0.05～0.5mA的电流密度通入直流电进行反应；(3)将经过反应的混合液在40～80℃下沉淀搁置后，通入超声波对混合液震荡2～5h；(4)将经过震荡的混合液静置沉淀、过滤、洗涤、干燥后得到纳米碳素修饰的氢氧化镍。2、根据权利要求1所述的纳米碳素技术修饰氢氧化镍的方法，其特征在于步...

【专利技术属性】
技术研发人员：费扬，
申请(专利权)人：江苏奇能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]