專利名稱：高活性球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及金屬氫化物—鎳電池用的高活性球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法。主要就是氫氧化鎳粉末通過調(diào)整反應(yīng)體系攪拌速度達(dá)到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5-1.8g/ml的方法。
氫氧化鎳粉末主要用作鎳鎘和鎳氫電池及堿蓄電池等的正極活性材料，目前通用的制法是在有氨水存在的前提下將苛性鈉和苛性鉀等的苛性堿溶液作用于硝酸鎳和硫酸鎳等的鎳鹽水溶液，在反應(yīng)過程中，通過固定體系內(nèi)加入各種物料的濃度和加入量、體系PH值、攪拌速度，產(chǎn)生球形或類球形氫氧化鎳沉淀，然后經(jīng)過固液分離、水洗、干燥等工序得到氫氧化鎳。這樣得到的氫氧化鎳難于滿足現(xiàn)代MH-Ni電池高填充密度和高電容量的要求。
日本公開特許特開平8-119636公布了氫氧化鎳的制造方法將鎳鹽溶液、苛性堿溶液、氨水溶液連續(xù)注入反應(yīng)器并同時攪拌。反應(yīng)過程中控制反應(yīng)體系的PH值。待反應(yīng)液達(dá)到反應(yīng)容器容量時，去除反應(yīng)體系中媒體液，使反應(yīng)體系中反應(yīng)液減少，然后繼續(xù)注入鎳鹽溶液、苛性堿溶液、氨水溶液。經(jīng)反復(fù)操作后生成氫氧化鎳。得到產(chǎn)品振實(shí)密度達(dá)1.9-2.2g/ml。這種氫氧化鎳的制造控制方法雖然能夠得到具有較高振實(shí)密度的產(chǎn)品，但仍不能滿足現(xiàn)代MH-Ni電池用高活性球形氫氧化鎳XRD曲線(101)面半高寬的要求，而且操作麻煩，生產(chǎn)效率低。
日本公開特許特開平9-283135公布了氫氧化鎳的最新制法在備有合成鎳氨絡(luò)合物的合成槽、氫氧化鎳反應(yīng)液連續(xù)溢出的反應(yīng)器，其反應(yīng)得到氫氧化鎳振實(shí)密度達(dá)到2.0g/ml，其內(nèi)部組織呈周期性變化。該制造控制方法得到的產(chǎn)品仍不能滿足現(xiàn)代MH-Ni電池用高電性能的需要，而且其產(chǎn)品質(zhì)量在一個周期內(nèi)是不穩(wěn)定的，控制不穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的就是提供一種能滿足金屬氫化物—鎳電池用的XRD曲線(101)面半高寬大、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的、操作簡單的高活性球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括將鎳鹽溶液和堿溶液和濃氨水溶液連續(xù)導(dǎo)入反應(yīng)器，通過固定反應(yīng)物濃度、加料速度，反應(yīng)體系內(nèi)PH值、氨鎳加料摩爾比、反應(yīng)溫度，并連續(xù)從溢流口溢出的生產(chǎn)方法，其特征在于調(diào)整反應(yīng)釜內(nèi)物料的攪拌速度為160-500rpm，達(dá)到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5-1.8g/ml、振實(shí)密度為2.1-2.4g/ml。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的反應(yīng)條件易于控制，手工操作即能生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的MH-Ni電池用高活性氫氧化鎳球形或類球形粉末產(chǎn)品。反應(yīng)器生產(chǎn)能力高，一個1立方米的反應(yīng)釜日產(chǎn)球形或類球形氫氧化鎳系粉末可達(dá)250kg，其最佳產(chǎn)量為150-180kg。由于產(chǎn)品為球形或類球形，洗滌極為方便。
2、本發(fā)明所生產(chǎn)的氫氧化鎳系粉末為球形或類球形，松裝密度和振實(shí)密度高，分別可達(dá)1.5-1.8g/ml、2.1-2.4g/ml。該粉末在制成電極前調(diào)成糊狀時，流動性好，填充密度高。
3、本發(fā)明生產(chǎn)條件所生產(chǎn)的氫氧化鎳產(chǎn)品半高寬大，在0.85度以上，其最佳半高寬范圍在0.85-1.1度之間。該產(chǎn)品制成MH-Ni電池后放電容量高，且平均壽命達(dá)到500周以上。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的表格。
下面對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明反應(yīng)物是1.7-2.1mol/l(摩爾/升)的鎳鹽溶液(即可是硫酸鎳鹽溶液，也可是硫酸鎳和硫酸鈷、硫酸鋅的一種或多種混合鹽溶液，鎳鹽溶液摩爾濃度是指鎳鹽、鋅鹽、鈷鹽的摩爾濃度之和)和密度為0.88-0.92g/ml的濃氨水和8-9mol/l的苛性堿溶液。反應(yīng)物鎳鹽溶液和堿溶液和濃氨水溶液按1.0∶1.7-2.1∶09-1.2摩爾比確定它們之間的相對流量。反應(yīng)溫度為50-65攝氏度之間的某一固定值并控制在±2攝氏度。反應(yīng)液的PH值在11.0-12.0之間選定某一固定值，通過調(diào)整堿溶液供給量達(dá)到控制溶液的PH值振幅為±0.2。調(diào)整反應(yīng)釜內(nèi)物料的攪拌速度為160-500rpm，達(dá)到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬0.85度以上，松裝密度為1.5-1.8g/ml，振實(shí)密度為2.1-2.4g/ml。
氫氧化鎳粉末可以是單純的氫氧化鎳粉末或在氫氧化鎳粉末中含有共同沉淀的氫氧化鈷、氫氧化鋅的一種或多種的共同沉淀粉末。
本發(fā)明實(shí)施方案1反應(yīng)器容積1立方米，反應(yīng)溶液為硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋅的混合鹽摩爾濃度2.0mol/l，氫氧化鈉溶液摩爾濃度為9.0mol/l，氨水密度為0.88-0.92g/ml。反應(yīng)體系的PH值控制在11.6±0.2，反應(yīng)溫度為58±1攝氏度。反應(yīng)過程中鎳鹽和苛性堿溶液及氨水的滴加速度摩爾比為1∶2.15∶1.1，反應(yīng)中調(diào)整攪拌速度范圍為280-350rpm。反應(yīng)后氫氧化鎳顆粒為球形。連續(xù)監(jiān)控20天數(shù)據(jù)(兩天測試一個數(shù)據(jù))，見圖1。
本發(fā)明的實(shí)施方案2反應(yīng)器容積1立方米，反應(yīng)溶液為硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋅的混合鹽摩爾濃度2.1mol/l，氫氧化鈉溶液摩爾濃度為8.4mol/l，氨水密度為0.892g/ml。反應(yīng)中氫氧化鈉、鎳鹽、氨水溶液加料摩爾比為2.1∶1.0∶1.1。反應(yīng)體系的PH值控制在11.5±0.1，反應(yīng)溫度為60±2攝氏度。反應(yīng)中強(qiáng)力攪拌，攪拌速度為480rpm，反應(yīng)液平均停留時間為20小時。反應(yīng)后氫氧化鎳系顆粒為球形和類球形，松裝密度為1.72g/ml，振實(shí)密度為2.32g/ml，平均粒徑10.4μm，顆粒直徑范圍1-50μm，(101)面半高寬為0.95度，制成電池后測試壽命為580周。
權(quán)利要求
1.高活性球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法包括將鎳鹽溶液和堿溶液和濃氨水溶液連續(xù)導(dǎo)入反應(yīng)器，通過固定反應(yīng)物濃度、加料速度、反應(yīng)體系內(nèi)PH值、氨鎳加料摩爾比、反應(yīng)溫度、并連續(xù)從溢流口溢出的生產(chǎn)方法，其特征在于調(diào)整反應(yīng)釜內(nèi)物料攪拌速度為160-500rpm，達(dá)到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5-1.8g/ml、振實(shí)密度為2.1-2.4g/ml。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于調(diào)整反應(yīng)釜內(nèi)物料攪拌速度為280-350rpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于調(diào)整反應(yīng)釜內(nèi)物料攪拌速度為480rpm。
全文摘要
本發(fā)明是涉及金屬氫化物——鎳電池用的高活性球形氫氧化鎳的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的特征就是在于調(diào)整反應(yīng)釜內(nèi)物料的攪拌速度為160－500rpm,達(dá)到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5－1.8g/ml、振實(shí)密度為2.1－2.4g/ml。本發(fā)明具有反應(yīng)器生產(chǎn)能力高、松裝密度和振實(shí)密度高、制成的產(chǎn)品壽命長等特點(diǎn)。
文檔編號C01G53/04GK1335266SQ0011068
公開日2002年2月13日 申請日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月20日
發(fā)明者常守文, 趙泉, 李許明 申請人:常守文, 趙泉, 李許明