CN1356268A - 具有纳米结构的多相氢氧化镍制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有纳米结构的多相氢氧化镍制备方法。制备的方法是Ni2+、Co2+、Zn2+、Mn2+等金属离子与NH4·H2O、碱溶液形成混合物,该混合物是过饱和的,因而沉淀出多相氢氧化镍。通过容量测试发现,用纳米结构的多相类球型Ni(OH)2制成的AA型MH/Ni电池具有比β-Ni(OH)2明显高的放电容量和优良的充放电性能;通过XRD、SEM研究发现,所具有的多相结构稳定,分别在充放电50,100和200个循环后进行测试,产品仍有稳定的多相结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制备具有纳米结构的多相氢氧化镍的工艺方法。
背景技术
氢氧化镍电极已经被广泛用碱性电池的正极活性物质,随着个人计算机,通讯设施,音响设备的小型化和轻量化,对高比能量的电池提出了更高的要求。而电池的容量是由正极的容量决定的,一个高放电容量的正极无疑可以大大提高电池的比能量密度。在充放电过程中氢氧化镍涉及几种相转换,现在普遍使用的是球型β-Ni(OH)2,在充放电过程中仅涉及1电子转移,其相变化是β-Ni(OH)2/β-NiOOH。现已知道对于氢氧化镍电极的充放电循环,突破β-Ni(OH)2和β-NiOOH的限制,将β-Ni(OH)2氧化为γ-NiOOH,大于1电子转移的电极反应能实现。但是,由于β-Ni(OH)2和γ--NiOOH存在密度差,充放电过程中体积反复膨胀和收缩,引起活性物质脱落,从而影响电池的寿命。所以一般认为电池充电过程中γ-NiOOH的存在对电池是害的,通常要加入Zn、Cd等添加剂以防止γ-NiOOH的形成。
α-Ni(OH)2是另一种晶形的氢氧化镍,与β-Ni(OH)2一样,都是沿着C轴层状堆积的水镁石层状结构,但是层间距不同,α-Ni(OH)2是7.5,β-Ni(OH)2是4.6。在充放电过程中α-Ni(OH)2能可逆地转化为γ-NiOOH而没有体积变化,且能转换1个以上电子(约1.2-1.7个),因而具有更高的能量密度。并且已经发现α-Ni(OH)2比β-Ni(OH)2具有更好的电化学可逆性。然而,α-Ni(OH)2在碱性溶液中是不稳定的,容易转化为β-Ni(OH)2。为了解决α-Ni(OH)2的稳定性问题,已经进行了大量的研究工作。Kamath等合成了Al稳定的α-Ni(OH)2,Demourgues等研究了锰稳定的α-Ni(OH)2的物理、化学和电化学性质。最近,Dai等报导了Al稳定的、具有纳米结构的α-Ni(OH)2的结构、形貌和电化学性质。尽管这些工作都取得了一定进展,其产品有较高的质量比容量,但其振实密度较低,用作电池正极活性物质体积比容量低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有纳米结构的多相氢氧化镍制备方法。
本发明的目的是通过如下途径实现的:一种具有纳米结构的多相氢氧化镍制备方法,其特征是先将0.5~6mol/l的金属离子混合溶液与1~6mol/l的NH4·H2O在PH值为7~9,温度为30~60℃条件下形成配离子,然后调整PH值至10~13,逐渐加入1~8mol/l的碱液并以250~800转/分钟的速度进行搅拌,使其与金属离子形成过饱和溶液,将该过饱和溶液通过循环沉淀金属离子,经过滤后用30~70℃的清洗水进行水洗,再在50~100℃的温度下进行干燥后得到多相氢氧化镍NiXM1-X(OH)2[其中X=0.7~1,M为Co或Zn或Mn]。
金属离子的来源可以是硫酸盐或硝酸盐或氯化物
本发明所制备的多相结构的Ni(OH)2,既部分保持材料的α-Ni(OH)2结构,保证材料有较高的放电容量;又部分具有β-Ni(OH)2结构,保证材料有较高的振实密度(经实验能达1.8-1.9g/cm3),从而使电池不但有较高的质量比容量,同时有较高的体积比容量。纳米材料是近年来材料科学的研究热点,在电池材料的研究中也有重要意义。本发明在制备多相Ni(OH)2研究的同时,对具有纳米结构的的多相类球型Ni(OH)2进行了重点研究。通过容量测试发现,用纳米结构的的多相类球型Ni(OH)2制成的AA型MH/Ni电池具有比β-Ni(OH)2明显高的放电容量和优良的充放电性能;通过XRD、SEM研究发现,所具有的多相结构稳定,分别在充放电50,100和200个循环后进行测试,产品仍是稳定的多相结构。
具体实施方式
实施例1;金属离子溶液是硫酸镍溶液,硫酸钴溶液,硫酸锌溶液,硫酸锰溶液,先分别配制1mol/L四种金属离子溶液,然后按81%Ni,1%Co,3%Zn和15%Mn的比例配制金属离子混合溶液。将金属离子混合溶液与氨水(29%)同时加入反应容器中,搅拌,搅拌速度250转/分,控制温度在35℃,控制反应过程的pH值在8左右,使金属离子和氨水形成配离子。再在另一反应容器中将配离子溶液与6mol/L NaOH溶液同时加入,控制加料速度,搅拌,搅拌速度为350转/分,反应过程中控制pH值控制在12.3,控制反应过程时间和晶粒长大时间,可获得具有纳米结构的多相氢氧化镍。再过滤,用50℃热水清洗,在70℃干燥,即得纳米结构的多相氢氧化镍成品。
实施例2:金属离子溶液是硫酸镍溶液,硫酸钴溶液,硫酸锌溶液,硫酸锰溶液,先分别配制1mol/L四种金属离子溶液,然后按81%Mn,1%Co,3%Zn和15%Mn的比例配制金属离子混合溶液。将金属离子混合溶液与氨水(29%)同时加入反应容器中,搅拌,搅拌速度250转/分,控制温度在35℃,控制反应过程的pH值在8左右,使金属离子和氨水形成配离子。再在另一反应容器中将配离子溶液与6mol/L NaOH溶液同时加入,控制加料速度,搅拌,搅拌速度为350转/分,反应过程中控制pH值控制在12.3,反应后物料和溶液进行循环,控制晶粒长大时间,可获得球型多相氢氧化镍。再过滤,用50℃热水清洗,在70℃干燥,即得球型多相氢氧化镍成品。
Claims (2)
1.一种具有纳米结构的多相氢氧化镍制备方法,其特征是先将0.5~6mol/l的金属离子混合溶液与1~6mol/l的NH4·H2O在PH值为7~9,温度为30~60℃条件下形成配离子,然后调整PH值至10~13,逐渐加入1~8mol/l的碱液并以250~800转/分钟的速度进行搅拌,使其与金属离子形成过饱和溶液,将该过饱和溶液通过循环沉淀金属离子,经过滤后用30~70℃的清洗水进行水洗,再在50~100℃的温度下进行干燥后得到多相氢氧化镍NiXM1-X(OH)2[其中X=0.7~1,M为Co或Zn或Mn]。
2.如权利要求1所述具有纳米结构的多相氢氧化镍制备方法,其特征在于金属离子的来源可以是硫酸盐或硝酸盐或氯化物
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CN 01131636 CN1356268A (zh) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 具有纳米结构的多相氢氧化镍制备方法 |
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CN1356268A true CN1356268A (zh) | 2002-07-03 |
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Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1301218C (zh) * | 2004-03-04 | 2007-02-21 | 中国科学技术大学 | 一种球形氢氧化镍的制备方法 |
CN1332460C (zh) * | 2004-03-31 | 2007-08-15 | 北京有色金属研究总院 | 镍氢电池正极材料——NiAl双氢氧化物及其制备方法 |
CN102637868A (zh) * | 2011-06-08 | 2012-08-15 | 广东工业大学 | 一种含稀土元素的纳米多相氢氧化镍及其合成方法 |
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2001
- 2001-12-25 CN CN 01131636 patent/CN1356268A/zh active Pending
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