一种动力镍氢电池用包覆钴球形氢氧化镍的制备方法技术

本发明专利技术涉及电池原材料的制备方法，具体说是一种动力镍氢电池用包覆钴球形氢氧化镍的制备方法。其特征是为以下浓度物料反应：①１．０～２．０ｍｏｌ／ｌ的硫酸镍和０．５～２．０ｍｏｌ／Ｌ的硫酸钴及０～０．１ｍｏｌ／Ｌ的硫酸锌盐混合溶液，其最佳值为１．２～１．５ｍｏｌ／Ｌ的硫酸镍、０．９～１．５ｍｏｌ／Ｌ的硫酸钴及０．００～０．０８ｍｏｌ／Ｌ的硫酸锌盐混合溶液；②密度为０．８８～０．９２ｇ／ｍｌ的浓氨水；③浓度为６～１０ｍｏｌ／Ｌ的苛性碱溶液。本发明专利技术的反应条件易于控制，反应时间短，手工操作即能生产出性能稳定的动力型ＭＨ－Ｎｉ电池用包覆钴球形氢氧化镍粉末产品。本发明专利技术所生产的包覆钴球形氢氧化镍产品电性能好，使用寿命长。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种动力镍氢电池用包覆钴球形氢氧化镍的制备方法
本专利技术涉及电池原材料的制备方法，具体说是一种动力镍氢(MH-Ni)电池用包覆钴球形氢氧化镍的制备方法。也是将混合硫酸盐溶液和碱溶液和浓氨水溶液连续加入反应器，并连续反应的生产方法。通过控制反应原料浓度、加料速度、反应体系内PH值、氨镍加料摩尔比、反应温度、搅拌速度的方法，达到控制在球形或类球形氢氧化镍球核表面包覆一层氢氧化钴或氢氧化镍钴或氢氧化镍钴锌的一种动力MH-Ni电池用包覆钴球形氢氧化镍的制备方法。
技术介绍
氢氧化镍[Ni(OH)2]是各种碱性二次电池(Cd-Ni、MH-Ni、H2-Ni等)的正极活性材料。对电池的容量和寿命起到至关重要的作用。随着科学技术的发展，现代化电器对电池也提出了更高的要求，对高容量、长寿命、小体积、可进行大电流充放电的二次电池的需求急剧增加。尤其电动车(包括电动汽车、电动自行车等)的大容量电池，现在的氢氧化镍在循环寿命和大电流充放电性能方面存在不少问题。然而在电池的正极制造过程中，添加的钴(包括氢氧化钴、氧化钴、钴粉)向氢氧化镍晶格的渗透直接影响电池的寿命，而在制作过程中的各种添加剂又影响了活性物质的利用率及电池的内阻，从而影响了电池的大电流充放电性能。有效解决上述问题的方法是在氢氧化镍表面进行修饰。修饰的方法主要有：一种是在氢氧化镍表面利用化学渡的方法渡一层金属镍膜，该方法工艺流程复杂、成本高、工艺参数要求严格，因而在工业上不被使用；另一种是在氢氧化镍表面包覆一层氢氧化钴或氢氧化钴与其他金属氢氧化物的固溶体，该方法在工业上被广泛应用。包覆钴氢氧化镍目前通用的制法是：在反应器内加入含有氢氧化镍的悬浊液，在有氨水存在的前提下将苛性钠或苛性钾等的苛性碱溶液作用于钴盐水溶液，反应过程中，通过固定体系内加入各种物料的浓度和加入量、体系PH值等，使氢氧化镍表面沉积一层氢氧化钴，然后经过固液分离、水洗、干燥等工序得到包覆钴氢氧化镍。这样得到的产品包覆层和氢氧化镍的结合力低，在制作MH-Ni电池正电极时容易从氢氧化镍表面剥落，不能完全起到包覆层的作用。-->还有一种方法是采用改变加料方式即采取积分进料的方式进行注料，即一边将硫酸钴溶液加入到硫酸镍溶液中，使硫酸镍溶液中的硫酸钴浓度逐步提高，同时对硫酸镍溶液进行搅拌，并将搅拌中的硫酸镍溶液注入反应体系中。这样由于产品表面包覆层中钴浓度逐渐提高，它能够很好的解决包覆层与球核的结合力问题，但由于其工艺复杂，造成生产中很难控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种便于工业化生产的动力MH-Ni电池用包覆钴球形氢氧化镍粉末的生产方法。实现作为电极活性物质制造成的电池放电容量高，寿命长、大电流充放电性能好。本专利技术给出关于包覆钴球形氢氧化镍粉末的生产方法，其特征是为以下浓度物料反应：①1.0～2.0mol/l的硫酸镍和0.5～2.0mol/L的硫酸钴及0～0.1mol/L的硫酸锌盐混合溶液，其最佳值为1.2～1.5mol/l的硫酸镍、0.9～1.5mol/L的硫酸钴及0.00～0.08mol/L的硫酸锌盐混合溶液；②密度为0.88～0.92g/ml的浓氨水；③浓度为6～10mol/L的苛性碱溶液，苛性碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；上述三种物料同时注入温度为40～60℃之间的反应器中，反应器内有氢氧化镍悬浊液，反应0.5～3小时得到包覆钴球形氢氧化镍悬浊液，经过滤、烘干后得到包覆钴球形氢氧化镍。反应过程中氨镍加料摩尔比为MNH3.H2O∶MNi2+＝1.5～1.9∶1。反应体系搅拌速度为100～300转/分；氢氧化镍悬浊液可以是水洗完成的氢氧化镍和无离子水的混合液，其混合重量比例为氢氧化镍∶无离子水＝1∶10～15；也可以是由氢氧化镍生产中直接反应出的含有氢氧化镍、硫酸钠、氨水、苛性碱的氢氧化镍悬浊液(PH＝10～12)。通过控制以上条件，能够稳定控制包覆钴球形氢氧化镍XRD曲线(101)面半高宽在0.90°以上。本专利技术的主要优点是：1.本专利技术的反应条件易于控制，反应时间短，手工操作即能生产出性能稳定的动力型MH-Ni电池用包覆钴球形氢氧化镍粉末产品。2.本专利技术所生产的包覆钴氢氧化镍粉末的包覆层和机体球核的结合力强，产品XRD曲线(101)面半高宽在0.90°以上。3.本专利技术生产条件所生产的包覆钴球形氢氧化镍产品电性能好，使用寿命长。该产品制成动力型MH-Ni电池后1C放电容量可达260mAh/g以上，平均寿命达到500周以上。具体实施方式-->实例1：反应器容积2m3，反应溶液为浓度为1.5mol/L硫酸镍、0.9mol/L硫酸钴、0.00mol/L硫酸锌的混合硫酸盐溶液，氢氧化钠溶液摩尔浓度为8.0mom/l，氨水密度为0.90g/ml。反应过程中混合硫酸盐的加入量为150L/h，氨镍加料摩尔比为MNH3·H2O∶MNi2+＝1.5∶1。反应体系的PH值控制在11.3±0.1，反应温度为45±1℃。反应中搅拌速度为230rpm。反应体系的氢氧化镍悬浊液是由140Kg氢氧化镍和1400L水混合而成的。总反应时间为1小时。反应后包覆钴球形氢氧化镍的XRD曲线(101)面半高宽为0.94°，制成电池后测试，其1C放电容量为265mAh/g，循环寿命为580周。实例2：反应器容积2m3，反应溶液为浓度为1.5mol/L硫酸镍、1.5mol/L硫酸钴、0.03mol/L硫酸锌的混合溶液，氢氧化钠溶液摩尔浓度为6.0mom/l，氨水密度为0.90g/ml。反应过程中混合硫酸盐的加入量为180L/h，氨镍加料摩尔比为MNH3·H2O∶MNi2+＝1.9∶1。反应体系的PH值控制在11.5±0.1，反应温度为50±1℃。反应中搅拌速度为280rpm。反应体系的氢氧化镍悬浊液是由硫酸镍、硫酸钴、硫酸锌的混合硫酸盐(摩尔比为1.9∶0.020∶0.10)与氢氧化钠溶液(摩尔浓度为6.0mol/L)、氨水(密度为0.90g/ml)反应生成，其体积为1500L，内有氢氧化镍150Kg。总反应时间为0.5小时。反应后包覆钴球形氢氧化镍的XRD曲线(101)面半高宽为1.01°，制成电池后测试，其1C放电容量为268mAh/g，循环寿命为620周。实例3：反应器容积2m3，反应溶液为浓度为1.4mol/L硫酸镍、1.00mol/L硫酸钴、0.08mol/L硫酸锌的混合溶液，氢氧化钠溶液摩尔浓度为9.0mol/L，氨水密度为0.92g/ml。反应过程中混合硫酸盐的加入量为1 80L/h，氨镍加料摩尔比为MNH3·H2O∶MNi2+＝1.7∶1。反应体系的PH值控制在11.4±0.1，反应温度为60±1℃。反应中搅拌速度为270rpm。反应体系的氢氧化镍悬浊液是由硫酸镍、硫酸钴、硫酸锌的混合硫酸盐(摩尔比为1.9∶0.020∶0.10)与氢氧化钠溶液(摩尔浓度为9.0mol/L)、氨水(密度为0.92g/ml)反应生成，其体积为1500L，内有氢氧化镍150Kg。总反应时间为1.5小时。反应后包覆钴球形氢氧化镍的XRD曲线(101)面半高宽为0.98°，制成电池后测试，其1C放电容量为265mAh/g，循环寿命为600周。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力镍氢电池用包覆钴球形氢氧化镍制备方法，其特征是为以下浓度物料反应：①１．０～２．０ｍｏｌ／ｌ的硫酸镍和０．５～２．０ｍｏｌ／Ｌ的硫酸钴及０～０．１ｍｏｌ／Ｌ的硫酸锌盐混合溶液；②密度为０．８８～０．９２ｇ／ｍｌ的浓氨 水；③浓度为６～１０ｍｏｌ／Ｌ的苛性碱溶液；上述三种物料同时注入温度为４０～６０℃的反应器中，反应器内有氢氧化镍悬浊液，反应０．５～３小时，经过滤、烘干后得到包覆钴球形氢氧化镍粉末。

【技术特征摘要】
1.一种动力镍氢电池用包覆钴球形氢氧化镍制备方法，其特征是为以下浓度物料反应：①1.0～2.0mol/l的硫酸镍和0.5～2.0mol/L的硫酸钴及0～0.1mol/L的硫酸锌盐混合溶液；②密度为0.88～0.92g/ml的浓氨水；③浓度为6～10mol/L的苛性碱溶液；上述三种物料同时注入温度为40～60℃的反应器中，反应器内有氢氧化镍悬浊液，反应0.5～3小时，经过滤、烘干后得到包覆钴球形氢氧化镍粉末。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是反应物混合硫酸盐物料浓度为下列范围：1.2～1.5mol/l的硫酸镍、0.9～1.5mol/L的硫酸钴及0.00～0.08...

【专利技术属性】
技术研发人员：李许明，
申请(专利权)人：沈阳浩普科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]