一种羟基氧化镍的制备方法、所制得的羟基氧化镍及应用技术

本发明专利技术在于提供一种羟基氧化镍的制备方法、所制得的羟基氧化镍及应用，其以β

【技术实现步骤摘要】
一种羟基氧化镍的制备方法、所制得的羟基氧化镍及应用


[0001]本专利技术涉及电池制造领域，尤其涉及一种羟基氧化镍的制备方法、所制得的羟基氧化镍及应用。

技术介绍

[0002]一般情况下，一次碱性锌锰电池包括正极、负极、隔离纸和电解液；其中正极包括正极活性物质（如电解二氧化锰、羟基氧化镍）、用于导电的石墨和用于润滑的润滑剂；负极包括负极活性物质（如锌或锌合金）、少量的锌氧化物（如氧化锌）、胶凝剂（如羧甲基纤维素或丙烯酸聚合物）和部分的电解质溶液；电解液主要为不同浓度的氢氧化钾溶液。
[0003]受限于国标及使用场景，各种型号的一次碱性锌锰电池，其体积都是固定的。因此，要想获得更大的电池容量，或更长的电池放电时间，其方法有： 1）增加电池活性物质的填入，其以牺牲电池的其他性能为代价来提高电池容量和放电时间。2）使用高电压、高比容量的电化学活性材料（例如羟基氧化镍），代替EMD或掺杂作为碱性电池正极，获得更高的正极容量和更高的电压平台。上述方法2）是提升电池容量、放电平台，即放电性能最有效的方式。
[0004]现有的羟基氧化镍的晶型包括β型和γ型。i）晶型为β型的羟基氧化镍（即β
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羟基氧化镍），呈球状，具有较高的填充密度和放电活性，但是不稳定，易分解，并且，β型羟基氧化镍的最高放电容量只有289mAh/g，对电池容量的提升效果有限。 ii）晶型为γ型的羟基氧化镍（即γ
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羟基氧化镍）不易自放电分解，拥有良好的存储性能，且拥有471 mAh/g的理论放电容量，其理论放电容量是β
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羟基氧化镍的1.5倍以上，但是其密度却远远小于β
‑
羟基氧化镍，即单位体积γ
‑
羟基氧化镍的放电容量低，电池容量依然受限。
[0005]专利号为CN 100355126C的中国专利公布了一种既含有β
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羟基氧化镍又含有γ
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羟基氧化镍的混合晶型羟基氧化镍材料的制备方法，该专利公开了：纯的β
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羟基氧化镍的氧化值在3.0、纯的γ
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羟基氧化镍的氧化值在3.5；并且，附图4还公开了羟基氧化镍的氧化值为3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5时对应的振实密度依次为2.42、2.34、2.23、2.11、1.96、1.79。通常来说，混合晶型羟基氧化镍材料的氧化值（也称“氧化态”或“氧化数”）越高代表γ
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羟基氧化镍的占比越高，由于γ
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羟基氧化镍的密度远远小于β
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羟基氧化镍，所以，混合晶型羟基氧化镍材料中γ
‑
羟基氧化镍的占比越高（β
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羟基氧化镍的占比就越低），混合晶型羟基氧化镍材料的氧化值就会越高，而振实密度却会越小。上述CN 100355126C专利所制得的含有一定比例γ
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羟基氧化镍的混合晶型羟基氧化镍材料所对应的振实密度偏低，影响单位体积混合晶型羟基氧化镍材料的放电容量。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种羟基氧化镍的制备方法，其能够有效提高羟基氧化镍的振实密度，使得含有一定比例γ
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羟基氧化镍的混合晶型羟基氧化镍材料能够具有更大的振实密度，有效提高单位体积混合晶型羟基氧化镍材料的放电容量。
[0007]一种羟基氧化镍的制备方法，以β
‑
氢氧化镍（简称：“β
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Ni(OH)
2”）为原料，将β
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Ni(OH)2原料、氧化剂、碱液混匀并持续搅拌进行氧化反应，并将完全氧化反应后的混合液进行固液分离，得到的黑色固体即为羟基氧化镍；所述羟基氧化镍为含有β
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羟基氧化镍和γ
‑
羟基氧化镍的混合晶型羟基氧化镍；所述β
‑
Ni(OH)2原料的振实密度控制在≥2.38 g/cm3。
[0008]由于β
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羟基氧化镍具有较高的填充密度和放电活性，但是不稳定、易分解，且β
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羟基氧化镍的最高容量只有289mAh/g；同时，γ
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羟基氧化镍不易自放电分解，拥有良好的存储性能和471 mAh/g的高理论容量，但是其密度却远远小于β
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羟基氧化镍，即γ
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羟基氧化镍的体积容量低，因此，本专利技术人想要在提高混合晶型羟基氧化镍中γ
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羟基氧化镍占比的同时尽最大可能去提高混合晶型羟基氧化镍的振实密度，从而达到有效提高单位体积混合晶型羟基氧化镍材料的放电容量的目的。
[0009]一般来说，混合晶型羟基氧化镍材料中γ
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羟基氧化镍的占比越高，所对应的氧化值（也称“平均氧化价态”）就越高，混合晶型羟基氧化镍材料的振实密度会越低。
[0010]颗粒粒度的合理搭配能够在一定程度上提高堆积密度，但是，羟基氧化镍为反应产物，其粒度具有一定的不可控性。本专利技术从羟基氧化镍的原料（即β
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Ni(OH)2）入手，通过将所述β
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Ni(OH)2原料的振实密度提高至≥2.38 g/cm3（市售的、未按粒径和比例进行组合搭配的β
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Ni(OH)2原料的振实密度仅为2.17g/cm3），并且，所述β
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Ni(OH)2原料的振实密度越大对混合晶型羟基氧化镍材料的振实密度的提升效果就越好，使得所制得混合晶型羟基氧化镍不论氧化值为多少其对应的振实密度均大于现有的同等氧化值下的混合晶型羟基氧化镍的振实密度，有效提高单位体积混合晶型羟基氧化镍材料的放电容量。并且，同等氧化值下的混合晶型羟基氧化镍的振实密度更高就代表着单位体积材料中含有更多的不易分解的γ
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羟基氧化镍，也能同时提高材料的稳定性。
[0011]优选的，所述β
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Ni(OH)2原料由多种具有不同粒径等级的β
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Ni(OH)2基础料组成。本专利技术通过选用由多种具有不同粒径等级的β
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Ni(OH)2基础料按照一定比例组成所述β
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Ni(OH)2原料，使得所制得的产物—羟基氧化镍也为含有不同粒径等级的羟基氧化镍，不同粒径等级的羟基氧化镍颗粒堆积在一起，能够构建多粒径颗粒物料填充模型，较小颗粒的羟基氧化镍颗粒能够填充到较大颗粒的羟基氧化镍颗粒之间缝隙内，从而能够实现有效提高羟基氧化镍振实密度的效果，并且，通过针对羟基氧化镍的原料—β
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Ni(OH)2构建多粒径颗粒物料填充模型，从而将所述β
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Ni(OH)2原料的振实密度提高至≥2.38 g/cm3。
[0012]优选的，所述β
‑
Ni(OH)2原料中各粒径范围的β
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Ni(OH)2基础料的重量比为：3μm以下的β
‑
Ni(OH)2颗粒
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羟基氧化镍的制备方法，以β
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Ni(OH)2为原料，将β
‑
Ni(OH)2原料、氧化剂、碱液混匀并持续搅拌进行氧化反应，并将完全氧化反应后的混合液进行固液分离，得到的黑色固体即为羟基氧化镍；所述羟基氧化镍为含有β
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羟基氧化镍和γ
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羟基氧化镍的混合晶型羟基氧化镍；其特征在于：所述β
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Ni(OH)2原料的振实密度控制在≥2.38 g/cm3。2.根据权利要求1所述的羟基氧化镍的制备方法，其特征在于：所述β
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Ni(OH)2原料由多种具有不同粒径等级的β
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Ni(OH)2基础料组成。3.根据权利要求1所述的羟基氧化镍的制备方法，其特征在于：所述β
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Ni(OH)2原料中各粒径范围的β
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Ni(OH)2基础料的重量比为：3μm以下的β
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Ni(OH)2颗粒
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35%～45%，3～8μm的β
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Ni(OH)2颗粒
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15%～25%，8～15μm的β
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Ni(OH)2颗粒
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25%～35%，15μm以上的β
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Ni(OH)2颗粒
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5%～15%。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣海，蔡鑫，薛祥峰，
申请(专利权)人：福建南平南孚电池有限公司，
类型：发明
国别省市：