镍氢氧化体、正极材料、碱性电池和镍氢氧化体的制造方法技术

本公开的镍氢氧化体是通过多层镍氢氧化物层(101)层叠而形成的。各个镍氢氧化物层(101)包含Ni

【技术实现步骤摘要】
镍氢氧化体、正极材料、碱性电池和镍氢氧化体的制造方法
本公开涉及一种镍氢氧化体、正极材料、碱性电池和镍氢氧化体的制造方法。
技术介绍
日本专利公开2010-153261号公报公开了一种镍氢电池。
技术实现思路
电池的工作电压是正极材料的工作电位与负极材料的工作电位之差。例如，需要根据电池的用途等来调整电池的工作电压。以往，作为碱性电池的正极材料，使用氢氧化镍(Ni(OH)2)。本公开的目的是控制镍氢氧化体的工作电位。以下，说明本公开的技术方案及作用效果。不过，本公开的作用机制包含推定。不应根据作用机制的正确与否来限定请求保护的范围。[1]本公开的镍氢氧化体是通过多层镍氢氧化物层层叠而形成的。各个镍氢氧化物层包含镍离子和氢氧根离子。多层镍氢氧化物层中的至少一层还包含多原子阴离子。多原子阴离子包含既不是硫酸根离子也不是碳酸根离子的阴离子。一般而言，氢氧化镍(Ni(OH)2)是采用反应结晶法合成的。反应结晶法中，通过硫酸镍(NiSO4)水溶液与铵盐水溶液混合，来调制包含镍氨络合物的水溶液。通过向该水溶液中追加氢氧化钠(NaOH)水溶液，来生成氢氧化镍的沉淀。合成时，可使用碳酸钠(Na2CO3)等作为pH调整剂。氢氧化镍是层状化合物。氢氧化镍是通过包含镍离子(Ni2+)和氢氧根离子(OH-)的镍氢氧化物层层叠而形成的。认为镍氢氧化物层具有正电荷。认为负责电荷补偿的阴离子(以下也记为“层间阴离子”)被夹在镍氢氧化物层的层间。在层间也可能夹入不带电荷的水(H2O)等。负责电荷补偿的层间阴离子可以是源自原料等的多原子阴离子。本公开的“多原子阴离子”表示由2个以上原子构成的阴离子(除OH-以外)。源自原料等的多原子阴离子可以是硫酸根离子(SO42-)和碳酸根离子(CO32-)。一部分SO42-和CO32-可以不成为层间阴离子，而是取代镍氢氧化物层的OH-。即，SO42-和CO32-可以嵌入到镍氢氧化物层的结构内。本公开的镍氢氧化体中，镍氢氧化物层的部分OH-被既不是SO42-也不是CO32-的多原子阴离子取代。以下，“既不是SO42-也不是CO32-的多原子阴离子”也记为“特定多原子阴离子”。认为通过特定多原子阴离子嵌入到镍氢氧化物层的结构内，本公开的镍氢氧化体能够具有与通常的氢氧化镍不同的工作电位。根据本公开的新见解，工作电位根据特定多原子阴离子的种类而变化。因此，认为可以根据特定多原子阴离子的种类来控制工作电位。[2]多原子阴离子可以包含有机阴离子。[3]有机阴离子可以包含选自柠檬酸根离子和乙酸根离子中的至少一种。通过这些特定多原子阴离子嵌入到镍氢氧化物层的结构内，可期待工作电位的上升。[4]有机阴离子可以是柠檬酸根离子。通过柠檬酸根离子嵌入到镍氢氧化物层的结构内，可期待在碱性电池中变得难以发生记忆效应。认为通过难以发生记忆效应，工作电位的控制性提高。[5]多原子阴离子可以包含无机阴离子。[6]无机阴离子可以包含选自磷酸根离子和四硼酸根离子中的至少一种。通过这些特定多原子阴离子嵌入到镍氢氧化物层的结构内，可期待工作电位的下降。[7]多层镍氢氧化物层中的至少一层可以还包含铝离子。通过铝离子(Al3+)嵌入到镍氢氧化物层的结构内，可期待工作电位的变化。认为可以通过特定多原子阴离子与Al3+的组合来控制工作电位。[8]本公开的正极材料至少包含上述[1]～[7]中任一项所述的镍氢氧化体。[9]本公开的碱性电池至少包含上述[8]所述的正极材料。[10]本公开的镍氢氧化体的制造方法包括以下(A)和(B)。(A)调制至少包含镍离子、氢氧根离子和多原子阴离子的原料液。(B)通过调整原料液的pH值，合成镍氢氧化体。多原子阴离子包含选自既不是硫酸根离子也不是碳酸根离子的阴离子、硫酸根离子以及碳酸根离子中的至少一种。当多原子阴离子不包含既不是硫酸根离子也不是碳酸根离子的阴离子的情况下，本公开的镍氢氧化体的制造方法包括以下(C)。(C)对镍氢氧化体实施水热处理。根据本公开的镍氢氧化体的制造方法，特定的多原子阴离子可嵌入到镍氢氧化物层的结构内。认为根据特定多原子阴离子的种类，能够控制工作电位。本公开的镍氢氧化体的制造方法中，即使当特定多原子阴离子没有嵌入到镍氢氧化物层的结构内的情况下，也可控制工作电位。即，当多原子阴离子不包含特定多原子阴离子的情况下，对镍氢氧化体实施水热处理。通过水热处理，可期待镍氢氧化体的结晶性变化。由此，例如可期待工作电位的上升。[11]本公开的镍氢氧化体的制造方法，当多原子阴离子包含既不是硫酸根离子也不是碳酸根离子的阴离子的情况下，也可以包括对镍氢氧化体实施水热处理。认为可以通过特定多原子阴离子的嵌入与水热处理的组合来控制工作电位。[12]原料液可以通过混合硫酸镍水溶液、钠离子与多原子阴离子的盐的水溶液、以及氢氧化钠水溶液来调制。[13]原料溶液可以通过混合镍离子与多原子阴离子的盐的水溶液、以及氢氧化钠水溶液来调制。[14]多原子阴离子可以包含有机阴离子。[15]有机阴离子可以包含选自柠檬酸根离子和乙酸根离子中的至少一种。[16]有机阴离子可以是柠檬酸根离子。[17]多原子阴离子可以包含无机阴离子。[18]无机阴离子可以包含选自磷酸根离子和四硼酸根离子中的至少一种。[19]原料液中可以还包含铝离子。本专利技术的上述和其他目的、特征、方式和优点，根据结合附图理解的关于本专利技术的以下详细说明而变得明确。附图说明图1是表示本实施方式的镍氢氧化体的结构的概念图。图2是表示本实施方式的镍氢氧化体的制造方法的概略的流程图。图3是表示本实施方式的碱性电池的结构一例的概略图。图4是试料No.1～3、5和6的TGA谱图。图5是试料No.7～9的TGA谱图。具体实施方式以下，说明本公开的实施方式(本说明书中也记为“本实施方式”)。不过，以下说明并没有限定请求保护的范围。<镍氢氧化体>本实施方式的镍氢氧化体典型地可作为碱性电池的正极材料使用。不过，本实施方式的镍氢氧化体的用途不应限定于正极材料。本实施方式的镍氢氧化体也可用于正极材料以外的用途。本实施方式的镍氢氧化体典型的是粒子的集合体(粉体)。镍氢氧化体的粒子尺寸不应特别限定。镍氢氧化体例如可以具有1μm以上且30μm以下的d50。本实施方式的“d50”表示在体积基准的粒度分布中，从微粒侧起的累计粒子体积变为全部粒子体积的50％的粒径。体积基准的粒度分布可采用例如激光衍射散射法等测定。<结构>图1是表示本实施方式的镍氢氧化体的结构的概念图。镍氢氧化体可以是结晶质的。镍氢氧化体可以具有例如β-Ni(OH)2结构。镍氢氧化体也可以具有例如α-Ni(OH)2结构。在镍氢氧化体中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍氢氧化体，是通过多层镍氢氧化物层层叠而形成的，/n各个所述镍氢氧化物层包含镍离子和氢氧根离子，/n所述多层镍氢氧化物层中的至少一层还包含多原子阴离子，/n所述多原子阴离子包含既不是硫酸根离子也不是碳酸根离子的阴离子。/n

【技术特征摘要】
20190628 JP 2019-1215171.一种镍氢氧化体，是通过多层镍氢氧化物层层叠而形成的，
各个所述镍氢氧化物层包含镍离子和氢氧根离子，
所述多层镍氢氧化物层中的至少一层还包含多原子阴离子，
所述多原子阴离子包含既不是硫酸根离子也不是碳酸根离子的阴离子。


2.根据权利要求1所述的镍氢氧化体，
所述多原子阴离子包含有机阴离子。


3.根据权利要求2所述的镍氢氧化体，
所述有机阴离子包含选自柠檬酸根离子和乙酸根离子中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的镍氢氧化体，
所述有机阴离子是柠檬酸根离子。


5.根据权利要求1所述的镍氢氧化体，
所述多原子阴离子包含无机阴离子。


6.根据权利要求5所述的镍氢氧化体，
所述无机阴离子包含选自磷酸根离子和四硼酸根离子中的至少一种。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的镍氢氧化体，
所述多层镍氢氧化物层中的至少一层还包含铝离子。


8.一种正极材料，至少包含权利要求1～7中任一项所述的所述镍氢氧化体。


9.一种碱性电池，至少包含权利要求8所述的正极材料。


10.一种镍氢氧化体的制造方法，包括：
(A)调制至少包含镍离子、氢氧根离子和多原子阴离子的原料液；以及
(B)通过调整所述原料液的pH值，合成镍氢氧化体，
所述多原子阴离子包含选自既不是硫酸根离子也不是碳酸根离子的阴离子、硫酸根离子和碳酸根离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥贤司，C·博克，N·易卜拉欣，O·纳波卡，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，加拿大国家研究委员会，
类型：发明
国别省市：日本;JP