一种低温合成的NiCl2粉末及应用制造技术

本发明专利技术涉及一种低温合成的NiCl2粉末及应用，属于粉体制备技术领域。所述低温合成的NiCl2粉末是以水合氯化镍为原料；将原料和萃取助剂在有机溶剂中混合均匀后干燥，随后在280

【技术实现步骤摘要】
一种低温合成的NiCl2粉末及应用


[0001]本专利技术涉及一种低温合成的NiCl2粉末及应用，属于粉体制备


技术介绍

[0002]热电池由于激活时间短、输出能量高、储存时间久等优点，作为输出电源，广泛应用于武器和军事装置。随着现代武器的快速发展，对热电池长寿命、高功率和快激活的性能指标提出了更高的要求。过渡金属卤化物具有高电位、高比能量和优异的热稳定性，受到了广泛的关注。其中，NiCl2对Li电位高达2.64V，理论比容量高达414mAhg
‑1，且具有良好的热稳定性，是可替代过渡金属二硫化物(FeS2、CoS2)成为高功率热电池的理想正极材料。
[0003]NiCl2在自然界中以六水合氯化镍(NiCl2·
6H2O)的形式存在，NiCl2·
6H2O在自然界中含量丰富，价格低廉，对其进行脱水处理即可获得无水NiCl2。Jin等在870℃温度下对NiCl2·
6H2O升华和重结晶，得到了纯NiCl2粉末，接着利用流变相反应方法，通过球磨、600℃烧结等工艺，获得碳包覆NiCl2复合材料,测试结果表明，碳包覆NiCl2具有641Wh kg
‑1的比能量(Jin et al.Synthesis and discharge performances of NiCl
2 by surface modification of carbon coating as cathode material of thermal battery.Applied Surface Science,2017,402:308
‑
313)。郭永全等以六水合氯化镍为原材料,对原料进行100℃
‑
180℃鼓风干燥及真空干燥，再对干燥后的产物在600
‑
900℃进行高温处理，之后刮掉柱坯材料上呈黑色或黑绿色的氧化层，粉碎铸坯即可得到NiCl2正极活性材料(申请公布号:CN 102157722A)。Liu等以六水合氯化镍为原料，在270℃进行预脱水处理，之后在600℃煅烧5h合成了无水NiCl2，经测试，无水NiCl2在0.28Acm
‑2电流密度下具有243mAcm
‑2的比容量(Liu et al.Variable
‑
temperature preparation and performance ofNiCl2as a cathode material for thermal batteries.Science China Materials,2017,60(3):251
‑
257)。林晓霞等以无水NiCl2粉末作为原料，通过化学气相沉积的方法，在惰性气体保护的氛围下使无水NiCl2升华、冷凝收集获得厚度为2
‑
20nm的NiCl2纳米片。在与LiB合金、三元电解质(LiB
‑
LiCl
‑
LiBr)搭配组成的热电池体系中，NiCl2纳米片的电压峰值、比能量均高于原始无水NiCl2(授权公告号：CN 109537053B)。罗重霄等将Raney Ni、NaClO和表面活性剂在去离子水中混合均匀，将抽滤、干燥后的产物与NH4Cl混合均匀后置于马弗炉中焙烧(焙烧温度为400
‑
500℃，焙烧时间为1
‑
1.5h)，即可获得Raney Ni/NiCl2复合正极材料(授权公告号：CN107492633 B)。此外，NiCl2在超级电容器(Shinde et al.Room
‑
temperature Chemical Synthesis of 3
‑
D Dandelion
‑
type Nickel Chloride(NiCl2@NiF)Supercapattery Nanostructured Materials,Journal of Colloid and Interface Science,2020,578(15):547
‑
554.)、Na离子电池(Gao et al.High
‑
Rate and Long
‑
Life Intermediate
‑
Temperature Na
‑
NiCl2Battery with Dual
‑
Functional Ni
‑
Carbon Composite NanofiberNetwork.ACS Applied Materials Interfaces,2020,12,24767
‑
24776)中也有应用。
[0004]在热电池应用方面，目前已报道的NiCl2合成工艺均为高温合成或化学合成方法。
高温合成NiCl2能耗高，制备周期长且纯度低，而化学合成产量极低，这严格限制了NiCl2的实际应用。目前有关NiCl2的低温合成工艺尚未报道，基于此，一种NiCl2粉末的低温合成方法在此背景下被提出。
[0005]本专利技术结合液相萃取与低温煅烧技术制备了无水氯化镍。通过添加萃取助剂，大幅度降低了NiCl2脱水温度，放电性能相比高温合成氯化镍有明显的提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述问题，设计了一种NiCl2粉末低温合成方法，通过溶剂萃取大幅度降低了NiCl2的脱水温度。相对于传统的高温制备NiCl2的方法，该方法具有制备工艺和步骤简便、能耗低、成本低廉等优势。低温合成的NiCl2热稳定性优异，导电性良好，适用于热电池高温放电环境。
[0007]本专利技术一种低温合成的NiCl2粉末，所述低温合成的NiCl2粉末是以水合氯化镍为原料；将原料和萃取助剂在有机溶剂中混合均匀后，干燥，干燥后在280
‑
550℃煅烧即可得到；所述萃取助剂为过渡金属元素的氯化物。
[0008]本专利技术一种低温合成的NiCl2粉末，所得NiCl2为单相NiCl2。
[0009]作为优选方案；本专利技术一种低温合成的NiCl2粉末，其制备过程包括以下步骤：
[0010](1)称取水合氯化镍和萃取助剂，其中萃取助剂为水合氯化镍的1
‑
30at.％、优选为3
‑
20at％、将二者溶解于醇类和/或醚类有机溶剂中，搅拌均匀；
[0011](2)将上述溶液置于干燥箱中，干燥温度为80
‑
180℃，干燥时间至少2h，干燥环境为大气环境或者真空；
[0012](3)将干燥后的粉末置于马弗炉中煅烧，其中煅烧温度280
‑
550℃、优选为300
‑
450℃，煅烧后降温，得到纯相NiCl2。
[0013]作为进一步的优选方案；步骤(1)中，水合氯化镍为NiCl2·
6H2O。
[0014]作为进一步的优选方案；步骤(1)中，萃取助剂选自CrCl3·本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温合成的NiCl2粉末，其特征在于：所述低温合成的NiCl2粉末是以水合氯化镍为原料；将原料和萃取助剂在有机溶剂中混合均匀后，干燥，干燥后在280
‑
550℃煅烧即可得到；所述萃取助剂为过渡金属元素的氯化物。2.根据权利要求1所述的一种低温合成的NiCl2粉末，其特征在于：所得NiCl2为单相NiCl2。3.根据权利要求1所述的一种低温合成的NiCl2粉末，其特征在于：制备过程包括以下步骤：(1)称取水合氯化镍和萃取助剂，其中萃取助剂为水合氯化镍的1
‑
30at.％，将二者溶解于醇类和/或醚类有机溶剂中，搅拌均匀；(2)将上述溶液置于干燥箱中，干燥温度为80
‑
180℃，干燥时间至少2h，干燥环境为大气环境或者真空；(3)将干燥后的粉末置于马弗炉中煅烧，其中煅烧温度280
‑
550℃，煅烧后降温，得到纯相NiCl2。4.根据权利要求3所述的一种低温合成的NiCl2粉末，其特征在于：步骤(1)中，水合氯化镍为NiCl2·
6H2O；步骤(1)中，萃取助剂选自CrCl3·
6H2O、CoCl3、CoCl2·
6H2O、FeCl2·

【专利技术属性】
技术研发人员：符立才，姚斌，周灵平，朱家俊，杨武霖，李德意，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：