一种具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物及其制备方法和应用。本发明专利技术具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物是以金属镍盐、金属钴盐、六亚甲基四胺、葡萄糖通过一步水热法制备而成。将本发明专利技术制备的具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物作为电极活性材料，其具有较大的比容量以及良好的倍率性能，采用上述镍钴氢氧化物材料制成电极材料后，其比电容在1A/g恒定电流下为400～800C/g，扫描速率从1A/g到10A/g其电容保持率为85％左右。10A/g其电容保持率为85％左右。10A/g其电容保持率为85％左右。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米复合材料和电化学
，具体涉及一种具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物及其制备方法和应用，特别是作为电极活性材料在碱性镍锌电池中的应用。

技术介绍

[0002]能源战略被认为是可持续发展最重要的课题之一，而高效储能装置的研发是能源战略的重要组成部分。随着人们对绿色可持续储能需求的不断增加，锂离子电池等先进的储能技术受到了广泛的关注。然而，由于锂枝晶的形成和副反应会导致严重的降解和安全问题，严重阻碍了其应用。作为锂离子电池的替代品，可充电碱性锌基电池以其高理论容量、低成本、高安全性和良好的离子导电性受到越来越多的关注。电极材料的性能决定了碱性锌基电池的储能特性，因此开发高性能电极材料是提高其储能特性的重要途径。由于电极界面中金属氧化物产生的法拉第准电容相对较高，可以用作碱性锌基电池的正极材料。
[0003]金属氢氧化物资源相对丰富，有明显的氧化还原特性，由于其独特的层状结构，可以提供大的比表面积，增强其能量密度，另外其优越的阴离子交换、可调的化学成分、高氧化还原活性和较好的插层结构，可以很好的应用于碱性锌基电池。特别是镍钴氢氧化物由于其丰富的氧化态、环境友好性、良好的稳定性等特点，成为碱性镍锌电池中研究的热门正极材料。但是在镍钴氢氧化物的制备工艺中存在颗粒团聚、比表面积缩小、活性中心位点减少和电极寿命短等问题，由于镍钴氢氧化物在应用过程中难以与导电剂均匀混合，导致其能量密度较低，在碱性镍锌电池中难以获得良好的性能。
[0004]基于上述理由，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对
技术介绍
中所指出的问题及现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物及其制备方法和应用，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。
[0006]为了实现本专利技术的上述其中一个目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物的制备方法，是以金属镍盐、金属钴盐、六亚甲基四胺、葡萄糖为原材料，首先将原材料配置成溶液、其次进行水热反应，从而使葡萄糖与金属镍盐、金属钴盐和六亚甲基四胺充分反应形成具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物，然后再进行抽滤、干燥及后处理工艺；所述方法具体包含如下步骤：
[0008](1)溶液的制备：在室温条件下，将金属镍盐、金属钴盐、六亚甲基四胺和葡萄糖按照一定的质量比例加入去离子水中，然后进行搅拌使其完全溶解，将该溶液倒入聚四氟乙烯内胆中；
[0009](2)水热反应：在室温条件下，将步骤(1)所述聚四氟乙烯内胆放入衬有特氟隆的
不锈钢反应釜中，然后放入干燥箱中，进行水热反应。其中，干燥箱的温度设置为80～160摄氏度，反应时间设置为5～15小时；
[0010](3)抽滤：在室温条件下，待步骤(2)反应完全后，将聚四氟乙烯内胆从不锈钢反应釜中取出，将该溶液倒入抽滤装置中进行抽滤并用滤纸收集其粉末；
[0011](4)干燥：在室温的条件下，将步骤(3)所收集的粉末放入干燥箱中进行干燥，干燥完成后将其粉末收集起来。
[0012]进一步地，上述技术方案步骤(1)中所述金属镍盐是氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍中的任意一种；所述金属钴盐是氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴中的任意一种。
[0013]进一步地，上述技术方案步骤(1)中所述的六亚甲基四胺的用量为5～15mmol，葡萄糖的用量为0.1～10mmol。
[0014]进一步地，上述技术方案步骤(1)中所述金属镍盐的用量为0.03mmol～10mmol，金属钴盐的用量为0.03mmol～10mmol，所述金属镍盐与金属钴盐的摩尔比是1：5～5：1。
[0015]更进一步地，上述技术方案，所述金属镍盐与金属钴盐的摩尔比为1.5：1。
[0016]更进一步地，上述技术方案，所述金属镍盐与葡萄糖的摩尔比为1.8：1。
[0017]优选地，所述金属镍盐的用量为3.6mmol，金属钴盐的用量为2.4mmol，六亚甲基四胺的用量为10mmol，葡萄糖的用量为2mmol。
[0018]进一步地，上述技术方案中步骤(1)所述溶液是按如下方法制备而成的：
[0019](a)在室温的条件下，用量筒取60mL去离子水倒入烧杯中；
[0020](b)在室温的条件下，分别按照一定比例称量六水合硝酸钴、六水合硝酸镍，倒入烧杯中，搅拌形成溶液A；
[0021](c)在室温的条件下，称取10mmol的六亚甲基四胺，加入溶液A中，形成溶液B；
[0022](d)在室温的条件下，称取一定量的葡萄糖，加入溶液B中，形成溶液C。
[0023]进一步地，上述技术方案步骤(2)中所述干燥箱的温度优选设置为100摄氏度，反应时间优选设置为10小时。
[0024]本专利技术的第二个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物。
[0025]上述所述具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物在碱性镍锌电池中的应用也在本专利技术的保护范围内。
[0026]本专利技术的第三个目的在于提供上述所述方法制备得到的具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物作为电极活性材料在碱性镍锌电池中的应用。
[0027]本专利技术还提供了一种碱性镍锌电池电极材料，包括电极活性材料、导电剂和粘结剂，其中：所述电极活性材料为上述所述方法制得的具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物。
[0028]本专利技术还提供了一种碱性镍锌电池电极，所述电极包括集流体及涂覆和/或填充于集流体上的电极材料，所述电极材料为上述所述的碱性镍锌电池电极材料。
[0029]作为本专利技术的一个具体实施方式，上述所述碱性镍锌电池电极采用下述方法制备而成，步骤如下：
[0030]将泡沫镍通过裁剪，压片，制成圆片，采用涂覆的方式，将电极浆料均匀的涂覆在泡沫镍上；其中：以上述所述具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物作为电极活性材料，PVDF作为粘结剂，乙炔黑作为导电剂，以NMP作为溶剂，通过搅拌使其混合均匀，得到含镍钴氢氧
化物的电极浆料；以泡沫镍为集流体，将所述电极浆料涂覆在所述集流体表面后对其进行干燥处理，得到所述碱性镍锌电池电极。
[0031]进一步地，上述技术方案，所述镍钴氢氧化物、PVDF、乙炔黑的质量比为8:1:1。
[0032]进一步地，泡沫镍圆片的直径为1.13cm；所述电极浆料在直径为1.13cm的泡沫镍圆片上的涂抹量约为45微升，泡沫镍圆片上负载的电极活性材料的质量为1～2mg。
[0033]进一步地，泡沫镍的干燥温度为80摄氏度，干燥时间为12小时。
[0034]本专利技术还提供了一种碱性镍锌电池，包括负极、正极以及设置在所述负极和正极之间的隔膜、电解液和壳体，所述正极为上述所述的碱性镍锌电池电极。
[0035]上述所述碱性镍锌电池的制备方法，以上述所述的碱性镍锌电池电极作为碱性镍锌电池的正极，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物的制备方法，其特征在于：所述方法具体包含如下步骤：(1)溶液的制备：在室温条件下，将金属镍盐、金属钴盐、六亚甲基四胺和葡萄糖按照一定的质量比例加入去离子水中，然后进行搅拌使其完全溶解，将该溶液倒入聚四氟乙烯内胆中；(2)水热反应：在室温条件下，将步骤(1)所述聚四氟乙烯内胆放入衬有特氟隆的不锈钢反应釜中，然后放入干燥箱中，进行水热反应；其中，干燥箱的温度设置为80～160摄氏度，反应时间设置为5～15小时；(3)抽滤：在室温条件下，待步骤(2)反应完全后，将聚四氟乙烯内胆从不锈钢反应釜中取出，将该溶液倒入抽滤装置中进行抽滤并用滤纸收集其粉末；(4)干燥：在室温的条件下，将步骤(3)所收集的粉末放入干燥箱中进行干燥，干燥完成后将其粉末收集起来。2.根据权利要求1所述的具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述金属镍盐是氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍中的任意一种；所述金属钴盐是氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴中的任意一种。3.根据权利要求1所述的具有多层纳米片结构的镍钴氢氧化物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述金属镍盐的用量为0.03mmol～10mmol，金属钴盐的用量为0.03mmol～10m...

【专利技术属性】
技术研发人员：万厚钊，刘钦，王浩，吕琳，王浚英，马国坤，张军，汪汉斌，
申请(专利权)人：湖北江城实验室，
类型：发明
国别省市：