CN102082268A - 泡沫镍原位制备Ni(OH)2的镍氢电池正极材料的方法 - Google Patents

泡沫镍原位制备Ni(OH)2的镍氢电池正极材料的方法 Download PDF

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王莎莎
常莎
莫英华
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Abstract

本发明提供的是一种泡沫镍原位制备Ni(OH)2的镍氢电池正极材料的方法。先将在0.4-0.6mol·L-1Ni(NO3)2和质量百分比28-32％的氨水溶液混匀，连续搅拌10-15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液，将镍氨配合物溶液在90℃下预热2小时，再放入1-4cm2的泡沫镍，80-95℃温度下加热10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中200-250℃温度下烧结2-3小时，得到泡沫镍原位生长的Ni(OH)2，所述泡沫镍的比表面积为300-350g·m-2。本发明利用泡沫镍原位制备的Ni(OH)2作为镍氢电池的正极，不但制备方法简单，而且电池容量高，循化性能好。

Description

泡沫镍原位制备Ni(OH)2的镍氢电池正极材料的方法
技术领域
本发明涉及的是一种镍氢电池正极材料的制备方法。具体地说是一种镍氢电池领域的一种泡沫镍原位制备的Ni(OH)2正极材料的制备方法。
背景技术
能源在人类社会中占据了十分重要的地位，在社会发展进程中，不断重复着能源危机与新能源的发现这一过程。化学电源是将化学能转化为电能的装置，是所有能源转化中效率最高的。以Ni(OH)2作为正极活性物质的碱性二次可充电池，在蓄电池家族中占有很重要的地位，它包括镉/镍(Cd/Ni)、氢/镍(H/Ni)、金属氢化物/镍(MH/Ni)和锌/镍(Zn/Ni)电池等品种，其中目前以MH/Ni为主流。
镍氢电池是以Ni(OH)2电极做正极，贮氢合金做负极，KOH水溶液做电解液的碱性蓄电池。电位变化时，镍电极具有脱、嵌质子的能力，而贮氢合金则具有吸、放氢的功能，镍氢电池正是综合利用上述两种方式来实现充、放电过程。充、放电时，正、负极及电池反应：
镍正极：
Figure BDA0000042830600000011
合金负极：
电池反应：
Figure BDA0000042830600000013
式中M代表贮氢合金，MH代表金属氢化物。
目前MH/Ni电池通常采用正极限制容量、负极过量的制备工艺，因此改进Ni(OH)2电化学性能已成为MH/Ni电池发展的关键。Ni(OH)2的制备方法有很多种，例如：化学沉淀法、粉末金属法和电解合成法等。传统上，无论采用那一种方法制备Ni(OH)2，都需将先Ni(OH)2与活性炭和粘结剂混合，再压制到导电载体泡沫镍上。这样做不但活性催化物质的利用率低，而且在大电流放电时很容易出现液相传质为电极反应的控制步骤，此外Ni(OH)2与泡沫镍的连接也不紧密，接触电阻大，严重地影响了电池的性能。具体可参见文献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，以及谢德明，刘昭林.MH/Ni电池用泡沫式镍正极的进展.电池，1998，28(3)：135-138页。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备方法简单，电池容量高，循化性能好的泡沫镍原位制备Ni(OH)2的镍氢电池正极材料的方法。
本发明的目的是这样实现的：先将在0.4-0.6mol·L-1Ni(NO3)2和质量百分比28-32％的氨水溶液混匀，连续搅拌10-15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液，将镍氨配合物溶液在90℃下预热2小时，再放入1-4em2的泡沫镍，80-95℃温度下加热10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中200-250℃温度下烧结2-3小时，得到泡沫镍原位生长的Ni(OH)2，所述泡沫镍的比表面积为300-350g·m-2。
本发明提供了一种以泡沫镍原位制备的Ni(OH)2为镍氢电池的正极材料，克服了活性物质利用率低，在大电流放电时易出现浓差极化，以及Ni(OH)2与泡沫镍的连接也不紧密，接触电阻大等缺点，解决了镍氢电池正极活性差的问题。
本发明以泡沫镍原位制备的Ni(OH)2为镍氢电池的正极材料，按(1)式进行充放电，再和其它储氢合金负极组成镍氢电池。
本发明的实质是采用镍氢电池的电池结构，以泡沫镍原位制备的Ni(OH)2取代Ni(OH)2粉末与活性炭和粘结剂混合再压制到泡沫镍上的做法，构成镍氢电池的正极。
本发明的优点在于利用泡沫镍原位制备的Ni(OH)2作为镍氢电池的正极，不但制备方法简单，而且电池容量高，循化性能好。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
1、先将在0.4mol·L-1Ni(NO3)2和质量百分比28％的氨水溶液混匀，连续搅拌10min，得到深蓝色镍氨配合物溶液。将该混合溶液在90℃下预热2h，再放入1-4cm2的泡沫镍(300-350g·m-2)，加热(80-95℃)10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中烧结2-3小时(200-250℃)，即合成了泡沫镍原位生长的Ni(OH)2。
2、先将在0.5mol·L-1Ni(NO3)2和质量百分比32％的氨水溶液混匀，连续搅拌15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液。将该混合溶液在90℃下预热2h，再放入1-4cm2的泡沫镍(300-350g·m-2)，加热(80-95℃)10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中烧结2-3小时(200-250℃)，即合成了泡沫镍原位生长的Ni(OH)2。
3、先将在0.6mol·L-1Ni(NO3)2和质量百分比32％的氨水溶液混匀，连续搅拌15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液。将该混合溶液在90℃下预热2h，再放入1-4cm2的泡沫镍(300-350g·m-2)，加热(80-95℃)10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中烧结2-3小时(200-250℃)，即合成了泡沫镍原位生长的Ni(OH)2。
为了更好地说明本发明的效果，下面以具体实例加以说明。
1、利用泡沫镍原位制备的Ni(OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼龙-聚丙烯纤维作为隔膜，AB5型储氢合金作为电池的负极；电池的比容量为183mA·h·g-1，循环500次后容量衰减率为5.5％。
2、利用泡沫镍原位制备的Ni(OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼龙-聚丙烯纤维作为隔膜，金属镉作为电池的负极；电池的比容量为180mA·h·g-1，循环500次后容量衰减率为6.6％。
3、利用泡沫镍原位制备的Ni(OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼龙-聚丙烯纤维作为隔膜，氢作为电池的负极；电池的比容量为180mA·h·g-1，循环500次后容量衰减率为5.8％。
4、利用泡沫镍原位制备的Ni(OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼龙-聚丙烯纤维作为隔膜，金属锌作为电池的负极；电池的比容量为176mA·h·g-1，循环500次后容量衰减率为6.1％。

Claims (1)

1.一种泡沫镍原位制备Ni(OH)2的镍氢电池正极材料的方法，其特征是：先将在0.4-0.6mol·L-1Ni(NO3)2和质量百分比28-32％的氨水溶液混匀，连续搅拌10-15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液，将镍氨配合物溶液在90℃下预热2小时，再放入1-4cm2的泡沫镍，80-95℃温度下加热10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中200-250℃温度下烧结2-3小时，得到泡沫镍原位生长的Ni(OH)2，所述泡沫镍的比表面积为300-350g·m-2。
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