CN1164500C - 纳米β相复合氢氧化镍的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米β相复合氢氧化镍的方法。这是一种纳米粒子的填隙和二次成型，是将纳米β相氢氧化镍粉末直接用作镍电极材料。本发明的特征是将纳米β相球形或针状氢氧化镍粉末均匀填充到微米球形氢氧化镍颗粒之间的空隙中，然后用二次成型制成纳米复合氢氧化镍电极。采用本发明的方法制备的纳米β相复合氢氧化镍压实密度可达3.0g/cm3以上，具有快速充放电特性，其体积电化学容量比相应微米球形氢氧化镍电极材料提高20%以上。

Description

纳米β相复合氢氧化镍的方法
本发明涉及一种纳米β相复合氢氧化镍的方法。
纳米材料具有大的比表面积、低的表面势垒、高的质子扩散系数和低的电化学阻抗。纳米氢氧化镍的质量电化学容量高，快速充放电性能好，是高性能电极材料的选择之一。但纳米材料团聚严重，振实密度低，纳米氢氧化镍振实密度仅0.5g/cm3～0.8g/cm3，不能直接作电极材料。现有一种方法，通过二次造粒制成纳米粒子堆聚物，可提高纳米材料的振实密度(CN97191769.8)。
本发明的方法与现有方法不同。
本发明的目的在于一种纳米β相复合氢氧化镍的方法，即纳米粒子的填隙和二次成型，可将纳米β相氢氧化镍粉末直接用作镍电极材料。
本发明的特征是将纳米粒子填充到微米球形氢氧化镍颗粒之间的空隙中，然后用二次成型制成纳米β相复合氢氧化镍电极。本发明的特征还在于所使用的纳米β相氢氧化镍是球形或针状的，晶格结构较完整，纳米粒子与微米粒子的尺寸配比为0.1％～0.2％，纳米粉与微米粉的质量配比为5％～20％。
β相氢氧化镍的理论密度可达4.15g/cm3，但目前优良的球形微米氢氧化镍振实密度仅为2.0g/cm3～2.2g/cm3。平均粒径10微米的球形氢氧化镍压实后，颗粒之间的孔隙尺寸仍可达0.5微米以上。这些大孔隙通常会导致有害的电化学性能。本发明采用小粒子填充大空隙，不仅可以减少微米颗粒之间的大空隙，改善电化学性能，而且还能大幅度提高微米球形氢氧化镍的压实密度。为了实现本发明的方法，有效填充大空隙，控制纳米粒子的形貌、尺寸、分散度以及纳米粉与微米粉的质量配比和尺寸配比是关键。分散良好的纳米球形粒子流动性好，对微米球形粒子起着润滑作用；控制质量配比和尺寸配比是为了控制压实时纳米β相复合氢氧化镍电极材料的空隙率。质量配比过大或尺寸配比失调，会使纳米粒子过于密实，纳米颗粒之间的空隙过小，限制活性物质渗滤速率，降低电化学容量和性能。
本发明设计的工艺参数：纳米氢氧化镍为β相，晶格结构较完整，呈球形，平均粒径5纳米～20纳米，纳米粒子与微米颗粒尺寸配比为0.1％～0.2％，纳米粉末与微米粉末质量配比为5％～20％。
本发明提供的二次成型是将纳米β相复合粉末经两次不间断加压成型，第一次用2Mpa加压1分钟，然后将压力升高为5-20Mpa加压1分钟。
实例：纳米氢氧化镍为β相，晶格结构较完整，呈球形，平均粒径10纳米；微米粉为田中化学公司的产品，球形β相，平均粒径10微米，振实密度2.2g/cm3。纳米粉与微米粉质量配比为8％，经搅拌混匀并制成电极。用2Mpa、10Mpa的压力逐次分别加压一分钟成型，得到纳米β相复合氢氧化镍电极，压实密度是对应微米球形氢氧化镍电极在同等条件下压实密度的1.7倍，即纳米β相复合氢氧化镍在10Mpa的二次成型压力下，其压实密度达3.0g/cm3以上。
用本发明的方法制备的纳米β相复合氢氧化镍电极材料具有快速充放电特性，其体积电化学容量比相应微米球形氢氧化镍电极材料提高20％以上，具有实用价值。

Claims (2)

1、一种纳米β相复合氢氧化镍的方法，其特征在于纳米粒子填隙和二次成型；纳米粒子填隙是纳米β相球形或针状氢氧化镍填入微米球形氢氧化镍颗粒之间空隙中；纳米粒子与微米颗粒尺寸配比为0.1％～0.2％，纳米粉末与微米粉末质量配比为5％～20％；纳米β相球形氢氧化镍平均粒径5纳米-20纳米。
2、如权利要求1所述的纳米β相复合氢氧化镍的方法，其特征在于二次成型，即纳米β相复合氢氧化镍粉末经两次不间断加压成型，第一次用2Mpa压力加压1分钟，然后将压力升高至5-20Mpa进行加压1分钟。
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