專利名稱：泡沫鎳原位制備Ni(OH)₂的鎳氫電池正極材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鎳氫電池正極材料的制備方法。具體地說(shuō)是一種鎳氫電池領(lǐng) 域的一種泡沫鎳原位制備的M (OH)2正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
能源在人類社會(huì)中占據(jù)了十分重要的地位，在社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，不斷重復(fù)著能源 危機(jī)與新能源的發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程?；瘜W(xué)電源是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，是所有能源轉(zhuǎn)化 中效率最高的。以Ni(OH)2作為正極活性物質(zhì)的堿性二次可充電池，在蓄電池家族中占有 很重要的地位，它包括鎘/鎳(Cd/Ni)、氫/鎳(H/Ni)、金屬氫化物/鎳(MH/Ni)和鋅/鎳 (Zn/Ni)電池等品種，其中目前以MH/Ni為主流。鎳氫電池是以Ni (OH)2電極做正極，貯氫合金做負(fù)極，KOH水溶液做電解液的堿性 蓄電池。電位變化時(shí)，鎳電極具有脫、嵌質(zhì)子的能力，而貯氫合金則具有吸、放氫的功能，鎳 氫電池正是綜合利用上述兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)充、放電過(guò)程。充、放電時(shí)，正、負(fù)極及電池反應(yīng)鎳正極
Ni(OH)2 + OH" NiOOH + H2O + e"(1)合金負(fù)極 M + H2O + e" ^^ MH + OH"(2)電池反應(yīng)
Ni(OH)2 + M MH + NiOOH(3)式中M代表貯氫合金，MH代表金屬氫化物。目前MH/Ni電池通常采用正極限制容量、負(fù)極過(guò)量的制備工藝，因此改進(jìn)Ni (OH)2 電化學(xué)性能已成為MH/M電池發(fā)展的關(guān)鍵。Ni(OH)2的制備方法有很多種，例如化學(xué)沉 淀法、粉末金屬法和電解合成法等。傳統(tǒng)上，無(wú)論采用那一種方法制備Ni (OH)2,都需將 先Ni (OH)2與活性炭和粘結(jié)劑混合，再壓制到導(dǎo)電載體泡沫鎳上。這樣做不但活性催化 物質(zhì)的利用率低，而且在大電流放電時(shí)很容易出現(xiàn)液相傳質(zhì)為電極反應(yīng)的控制步驟，此外 Ni(OH)2與泡沫鎳的連接也不緊密，接觸電阻大，嚴(yán)重地影響了電池的性能。具體可參見(jiàn) 文獻(xiàn) Acharya R, Subbaiah T, Anand S et al. Ni (OH) 2particles synthesized by high energy ball milling. Materials Chemistry and Physics, 2003,81 :45_49P，以及謝德明， 劉昭林.MH/Ni電池用泡沫式鎳正極的進(jìn)展.電池，1998，觀(3) :135-138頁(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備方法簡(jiǎn)單，電池容量高，循化性能好的泡沫鎳原 位制備Ni (OH)2的鎳氫電池正極材料的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的先將在0. 4-0. 6mo 1 · L^1Ni (NO3) 2和質(zhì)量百分比 28-32 %的氨水溶液混勻，連續(xù)攪拌10-15min，得到深藍(lán)色鎳氨配合物溶液，將鎳氨配合物溶液在90°C下預(yù)熱2小時(shí)，再放入Hem2的泡沫鎳，80_95°C溫度下加熱10-15小時(shí)，取出 泡沫鎳，在電爐中200-250°C溫度下燒結(jié)2-3小時(shí)，得到泡沫鎳原位生長(zhǎng)的Ni (OH)2,所述泡 沫鎳的比表面積為300-350g · m_2。本發(fā)明提供了一種以泡沫鎳原位制備的Ni (OH)2為鎳氫電池的正極材料，克服了 活性物質(zhì)利用率低，在大電流放電時(shí)易出現(xiàn)濃差極化，以及M (OH)2與泡沫鎳的連接也不緊 密，接觸電阻大等缺點(diǎn)，解決了鎳氫電池正極活性差的問(wèn)題。本發(fā)明以泡沫鎳原位制備的Ni(OH)2為鎳氫電池的正極材料，按(1)式進(jìn)行充放 電，再和其它儲(chǔ)氫合金負(fù)極組成鎳氫電池。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是采用鎳氫電池的電池結(jié)構(gòu)，以泡沫鎳原位制備的Ni (OH)2取代 Ni (OH)2粉末與活性炭和粘結(jié)劑混合再壓制到泡沫鎳上的做法，構(gòu)成鎳氫電池的正極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用泡沫鎳原位制備的M (OH)2作為鎳氫電池的正極，不但制 備方法簡(jiǎn)單，而且電池容量高，循化性能好。
具體實(shí)施例方式下面舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。1、先將在0. 4mo 1 · L,i (NO3) 2和質(zhì)量百分比沘％的氨水溶液混勻，連續(xù)攪拌 lOmin，得到深藍(lán)色鎳氨配合物溶液。將該混合溶液在90°C下預(yù)熱2h，再放入Hcm2的泡 沫鎳(300-350g · m_2)，加熱(80-95 °C ) 10-15小時(shí)，取出泡沫鎳，在電爐中燒結(jié)2-3小時(shí) (200-2500C )，即合成了泡沫鎳原位生長(zhǎng)的Ni (OH)202、先將在0. 5mo 1 · L,i (NO3) 2和質(zhì)量百分比32 %的氨水溶液混勻，連續(xù)攪拌 15min，得到深藍(lán)色鎳氨配合物溶液。將該混合溶液在90°C下預(yù)熱2h，再放入Hcm2的泡 沫鎳(300-350g · m_2)，加熱(80-95 °C ) 10-15小時(shí)，取出泡沫鎳，在電爐中燒結(jié)2-3小時(shí) (200-2500C )，即合成了泡沫鎳原位生長(zhǎng)的Ni (OH)203、先將在0. 6mo 1 · L^1Ni (NO3) 2和質(zhì)量百分比32 %的氨水溶液混勻，連續(xù)攪拌 15min，得到深藍(lán)色鎳氨配合物溶液。將該混合溶液在90°C下預(yù)熱2h，再放入Hcm2的泡 沫鎳(300-350g · m_2)，加熱(80-95 °C ) 10-15小時(shí)，取出泡沫鎳，在電爐中燒結(jié)2-3小時(shí) (200-2500C )，即合成了泡沫鎳原位生長(zhǎng)的Ni (OH)20為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的效果，下面以具體實(shí)例加以說(shuō)明。1、利用泡沫鎳原位制備的Ni (OH)2作為正極，以6mol/L的KOH作為電解液，尼 龍-聚丙烯纖維作為隔膜，型儲(chǔ)氫合金作為電池的負(fù)極；電池的比容量為183mA -h ·Ρ， 循環(huán)500次后容量衰減率為5. 5%。2、利用泡沫鎳原位制備的Ni (OH)2作為正極，以6mol/L的KOH作為電解液，尼 龍-聚丙烯纖維作為隔膜，金屬鎘作為電池的負(fù)極；電池的比容量為180mA · h · g—1，循環(huán) 500次后容量衰減率為6. 6%。3、利用泡沫鎳原位制備的Ni (OH)2作為正極，以6mol/L的KOH作為電解液，尼 龍-聚丙烯纖維作為隔膜，氫作為電池的負(fù)極；電池的比容量為180mA · !·Ρ，循環(huán)500次 后容量衰減率為5.8%。4、利用泡沫鎳原位制備的Ni (OH)2作為正極，以6mol/L的KOH作為電解液，尼 龍-聚丙烯纖維作為隔膜，金屬鋅作為電池的負(fù)極；電池的比容量為176mA · h · 循環(huán)500次后容量衰減率為6. 1 %。
權(quán)利要求
1. 一種泡沫鎳原位制備Ni (OH)2的鎳氫電池正極材料的方法，其特征是先將在 0. 4-0. 6mol .L-1Ni (NO3)2和質(zhì)量百分比沘_32%的氨水溶液混勻，連續(xù)攪拌10-15min，得到 深藍(lán)色鎳氨配合物溶液，將鎳氨配合物溶液在90°C下預(yù)熱2小時(shí)，再放入Hcm2的泡沫鎳， 80-95°C溫度下加熱10-15小時(shí)，取出泡沫鎳，在電爐中200-250°C溫度下燒結(jié)2_3小時(shí)，得 到泡沫鎳原位生長(zhǎng)的Ni (OH)2，所述泡沫鎳的比表面積為300-350g · m_2。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種泡沫鎳原位制備Ni(OH)2的鎳氫電池正極材料的方法。先將在0.4-0.6mol·L-1Ni(NO3)2和質(zhì)量百分比28-32％的氨水溶液混勻，連續(xù)攪拌10-15min，得到深藍(lán)色鎳氨配合物溶液，將鎳氨配合物溶液在90℃下預(yù)熱2小時(shí)，再放入1-4cm2的泡沫鎳，80-95℃溫度下加熱10-15小時(shí)，取出泡沫鎳，在電爐中200-250℃溫度下燒結(jié)2-3小時(shí)，得到泡沫鎳原位生長(zhǎng)的Ni(OH)2，所述泡沫鎳的比表面積為300-350g·m-2。本發(fā)明利用泡沫鎳原位制備的Ni(OH)2作為鎳氫電池的正極，不但制備方法簡(jiǎn)單，而且電池容量高，循化性能好。
文檔編號(hào)H01M4/52GK102082268SQ20111000134
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者常莎, 曹殿學(xué), 湯勝, 王莎莎, 王貴領(lǐng), 莫英華 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)