一种镍系列二次电池的正极复合材料的制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种能制作出一种容量稳定、高功率、循环性能优良的镍系列二次电池的正极复合材料的制备方法及使用该正极复合材料制成的具有高倍率放电性能的镍系列二次碱性电池产品；以往的镍系列电池由于使用发泡镍作为导电基体导致成本高；而采用钢带或钢网作为导电基材的普通的镍电池容量小、使用寿命短、工作不稳定；本发明专利技术采用球形氢氧化亚镍、主导电剂石墨粉末及少量钴化合物经充分混合后，采用特殊的制备方法制备出具有强上浆强度和高容量的正极复合材料；利用该复合材料制成的镍系列二次电池只需使用钢带或钢网作为导电基材即可具有极高的容量利用率、高倍率的放电性能、且使用寿命长；本发明专利技术广泛适用于各种镍系列二次碱性电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种镍系列二次电池，特别是一种镍系列二次电池的正极复合材料的制备方法及利用该正极复合材料生产的镍系列二次碱性电池产品。
技术介绍
在通常情况下，镍系列的正极采用高密度的氢氧化亚镍作为活性材料，同时采用孔隙度在95％以上的发泡镍金属作为导电填充体，因此具有比普通烧结式极板更高的能量密度，可以制得高容量的极片。但由于近期金属价格不断上涨，尤其是镍价不断升高，导致镍系列电池的成本成倍增加，为降低成本，很多电池产品都寻求使用其它廉价导电材料替代作为主要导电物的发泡镍及钴等昂贵金属，但由于通常生产的球形亚镍产品本身导电能力不强，必须借助亚钴等形成导电层，依靠发泡镍等三维结构的导电材料才能充分发挥容量，生产成本难以下降；而当使用钢带钢网等导电物质时，由于结构因素各个球镍颗粒不能充分接触形成导电层，因此不能充分有效地发挥容量，如果再直接添加镍粉等导电物，又将导致成本上升；而如果只是简单地使用石墨或其它碳材为导电剂，由于石墨的密度低不能生产高容量的电池，导电能力有限，电池性能不佳，不能适应-->高端市场的需求；而且普通的正极材料在充放电过程中不断膨胀收缩，容易导致活性物质脱落，导致电池的使用寿命缩短，不但从另一方面也相对地增加了成本，其残留物还会对环境造成污染。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种能制作出一种容量大、强度高、放电性能优良且具有长久使用寿命的镍系列二次电池的正极复合材料的制备方法，及使用该正极复合材料不使用发泡镍而直接使用钢带或钢网即可制成能高倍率放电长寿命的镍系列二次碱性电池产品。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镍系列二次电池的正极复合材料，该正极复合材料由球形氢氧化亚镍、主导电剂石墨粉末及少量钴化合物混合而成，其重量配比为：球形氢氧化亚镍40％～97％、主导电剂石墨粉末3％～50％、少量钴化合物0％～10％，其制备方法为：A)预先用湿法或干法将上述组分充分混合；B)将A)中所述混合物通过粉体研磨机或同类设备进行再混合加压处理，压力范围控制在0.5～50Mpa；C)将B)中所述的混合物经过粉碎或切削处理；D)将C)中所述混合物通过普通水溶性粘接剂进行调剂，通过湿法拉浆工艺采用钢带或钢网作为导电基体制成正极片。所述主导电剂石墨粉末的粒径在5～800um之间。所述混合物经粉碎或切削后的细度可以过40～300目的干筛或湿筛。-->所述球形氢氧化亚镍颗粒表面都覆有作为导电剂的石墨粉末。所述石墨粉末可以用导电碳黑等其它导电粉末替代。所述钴化物可以少加或不加。所述粉体研磨机可以用碾压机或高速混合机或高速切削机或球磨机或高速气流磨机其中一种或几种替代。一种镍系列二次碱性电池，电池正极是将上述的正极复合材料通过湿法拉浆工艺制作的正极片，导电基体则采用冲孔钢带或钢网或毛刺钢带其中一种而不使用发泡镍。所述的一种镍系列二次碱性电池，通过配合不同的负极材料可以形成镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池等含镍系列的二次电池。本专利技术的有益效果是：由于本镍系列二次电池的正极复合材料首先用干法或湿法直接充分混合均匀，再通过挤压或高速切削使导电组分充分布到每一个亚镍颗粒的表面及内部，同时压缩混合粉体的颗粒，使每个球形氢氧化亚镍颗粒表面都覆有作为导电剂的石墨粉末，利用该复合材料制成的镍系列二次电池具有极高的容量，和高倍率的放电性能；另外由于本镍系列二次电池的正极复合材料通过了特殊的加压切削方式将复合材料充分混合而成一种粉体，制备正极片时只需将这些混合物通过普通水溶性粘接剂进行调剂，就能得到一种强度高、柔性好的正极片，利用该正极片制成的镍系列二次电池强度高、容量大，使用寿命长。附图说明图1为电池“A”以2400mAh充电到-DV＝10mV，2400mAh放电到1.0V的充放电曲线；图2为电池“A”以2400mAh充电到-DV＝10mV，2400mAh放电到1.0V的-->充放电寿命曲线；图3为电池“A”以2400mA充电到-DV＝10mV，24000mA放电到1.0V的放电曲线；图4为电池“A”以150mAh充电20H，12000mAh放电到0.8V的放电容量；图5为B电池5C放电循环比较图；图6为B电池1C充电5C放电充放电曲线；图7为B电池10C放电循环粉容量比较图；图8为B电池1C充10C放循环曲线图。具体实施方式一种镍系列二次电池的正极复合材料，该正极复合材料由球形氢氧化亚镍、主导电剂石墨粉末及少量钴化合物混合而成，其重量配比为：球形氢氧化亚镍40％～97％、主导电剂石墨粉末3％～50％、少量钴化合物0％～10％，其制备方法为：A)预先用湿法或干法将上述组分充分混合；B)将A)中所述混合物通过研磨机或同类设备进行再混合加压处理；压力范围控制在0.5～50Mpa，由于小于0.5Mpa的压力不足于构成粉体性质的改变，过高的压力导致活性物质的表面积过小影响高速放电能力。C)将B)中所述的混合物经过粉碎或切削处理；D)将C)中所述混合物通过普通水溶性粘接剂进行调剂，通过湿法拉浆工艺制成正极片。-->本专利技术一种镍系列二次电池的正极复合材料，主导电剂石墨粉末的粒径在5～800μm之间。如果粒径小于5μm这种材料不容易获得成本较高并且不容易均匀分散，如果粒径太大大于800μm不容易在亚镍颗粒上获得均匀的导电层。本专利技术一种镍系列二次电池的正极复合材料，该混合物的细度可以过40～300目的干筛或湿筛。大于40目的材料由于表面积太小电解液不易充分渗入活性材料内部，造成容量利用率低，电池内阻大的缺点。小于300目的粒径比较难以获得，同时过小的粒径会导致材料在充放电过程中失去强度稳定性导致其与基体分离，影响电池寿命本专利技术一种镍系列二次电池的正极复合材料，球形氢氧化亚镍颗粒表面都覆有作为导电剂的石墨粉末。因为只有这样才可以充分发挥电池材料的容量，即便是在没有钴作导电材料的基础上也可以充分发挥电池容量，并使电池具有小的内阻及大电流放电能力。本专利技术一种镍系列二次电池的正极复合材料，主导电剂石墨粉末可以用导电碳黑替代。因为它们具有相同的导电原理，只是石墨粉末更加廉价并容易获得，因此优选使用石墨粉。本专利技术一种镍系列二次电池的正极复合材料，钴化物可以少加或不加。镍正电极中的钴化合物主要用作导电作用，在导电性较差中的普通正极材料中，不加钴化合的电极容量利用率极低，只能发挥其正常容量的50％-70％，但使用本专利技术正极复合材料所制得的电极已具备足够的导电能力，因此可以少加或不加钴化合物。本专利技术一种镍系列二次电池的正极复合材料，其特征在于所提供的压力可来自于碾压机或高速研磨混合机或高速切削机或球磨机其中一-->种或几种。因为在一定的高速及高压下导电材料在亚镍颗粒的外表及内部都能形成导电层使电池材料的特性得以充分发挥。一种镍系列二次碱性电池，包括电池正极、电池负极、电池隔膜、电池钢壳、电池盖、尼龙密封圈、正负极集流片及碱性电解液等主要部件构成，本专利技术的电池正极是将上述的正极复合材料通过湿法拉浆工艺制作的正极片，导电基体则采用冲孔钢带或钢网或毛刺钢带其中一种或多种等材料构成。通过以上方式及使用本专利技术材料制得的电池具有小的内阻、具备优良的高倍率放电性能及循环寿命特性。另外，因为本专利技术的材料已具备充分的导电能力，因此只需使用钢带或钢网即可取得优异的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍系列二次电池的正极复合材料，其特征在于该正极复合材料由球形氢氧化亚镍、主导电剂石墨粉末及少量钴化合物混合而成，其重量配比为：氢氧化亚镍４０％～９７％、石墨粉末３％～５０％、钴化合物０％～１０％，其制备方法为：Ａ）预先用湿法或干 法将上述组分充分混合；Ｂ）将Ａ）中所述混合物通过粉体研磨机进行再混合加压处理，压力范围控制在０．５～５０Ｍｐａ；Ｃ）将Ｂ）中所述的混合物经过粉碎或切削处理；Ｄ）将Ｃ）中所述混合物通过普通水溶性粘接剂进行调剂，通过湿法 拉浆工艺采用钢带或钢网作为导电基体制成正极片。

【技术特征摘要】
1.一种镍系列二次电池的正极复合材料，其特征在于该正极复合材料由球形氢氧化亚镍、主导电剂石墨粉末及少量钴化合物混合而成，其重量配比为：氢氧化亚镍40％～97％、石墨粉末3％～50％、钴化合物0％～10％，其制备方法为：A)预先用湿法或干法将上述组分充分混合；B)将A)中所述混合物通过粉体研磨机进行再混合加压处理，压力范围控制在0.5～50Mpa；C)将B)中所述的混合物经过粉碎或切削处理；D)将C)中所述混合物通过普通水溶性粘接剂进行调剂，通过湿法拉浆工艺采用钢带或钢网作为导电基体制成正极片。2.根据权利要求1所述的一种镍系列二次电池的正极复合材料，其特征在于石墨粉末的粒径在5～800um之间。3.根据权利要求1所述的一种镍系列二次电池的正极复合材料，其特征在于该混合物经切削后的细度可以过40～300目的干筛或湿筛。4.根据权利要求1所述的一种镍系...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐旦超，
申请(专利权)人：唐旦超，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]