CN1614099A - 合金泡沫镍的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种合金泡沫镍的制备方法，属于电化学领域，主要解决合金泡沫镍的制备问题。它的生产工艺为：模芯导电化—电沉积—氢气氛围保护下的热处理。用本发明的方法可以制备出一种泡沫镍中合金含量均匀一致且性能良好的泡沫镍，能大大的提高电池的大电流发电和耐过充放电能力，是现在动力电池的理想材料。特别适用于大电流镍氢动力电池和锂离子电池。

Description

合金泡沫镍的制备方法
所属技术领域
本发明涉及一种合金泡沫镍的制备方法，尤其是一种成分有别于普通泡沫镍的新型泡沫镍的制备方法。
背景技术
普通泡沫镍材料如海绵状泡沫镍材料作为具有多孔的金属镍网板，可作为电池正、负极板的集流体和活性物质的载体；在制作高能电池电极板时，利用这些孔隙，可使极板活性物质得到充分利用，减小电池内阻，对提高电池的容量、充放电能力、放电电流等有较大难度，很难适应现在动力电池的发展需求。
发明内容
本发明之目的旨在提供一种含有多种元素的合金泡沫镍，从而提高电池极板的性能，改善电极活性物质性能，增大电池容量，延长电池寿命，特别是能提高电池充放电电流及耐过充放电能力。
本发明的技术方案是：合金泡沫镍的制备方法，其特征在于由下述生产工艺制备而成：
1)、包括模芯导电化处理—电沉积—氢气氛围保护下的热处理；
2)、所述的模芯导电化处理为浸涂导电胶，导电胶是高纯度超细石墨分散在纯水中所形成的胶体溶液，其固含量大于9％，石墨体直径小于1微米，稳定剂为氨水(NH3·H2O)；导电介质可以是石墨、炭黑、或乙炔黑；
3)、电沉积为复合电沉积，可以是连续化带状生产或是块状间断作业，其整个过程在其专用设备上进行，电沉积槽液的工艺参数如下：
a)氨基磺酸盐型：
氨基黄酸镍[Ni(NH2SO3)2·4H2O]           250-600g/l
氯化镍(NiCl2·6H2O)                     5-20g/l
氟化钠(NaF)                             1-5g/l
硼酸(H3BO3)                       20-50g/l
合金添加剂
PH值                                3-3.5
温度                                40-50℃
b)硫酸盐型：
硫酸镍(NiSO4·7H2O)               180-300g/l
氯化镍(NiCl2·6H2O)               20-50g/l
硼酸(H3BO3)                       30-45g/l
合金添加剂
PH值                                4.0-4.5
温度                                40-55℃
所述的热处理是在400～1300℃之间在氢气保护范围下进行的。
前述方案中，所述的模芯可以是聚氨酯、聚酯型或聚醚型，该材料是末端带有两个以上羟基的聚酯多元醇或聚醚多元醇和二异氰酸酯、水、表面活性剂、催化剂及其他添加剂发生聚合反应后形成的在主链上含有许多重复的-NH-C-O-基团的高分子化合物，俗称聚氨酯海绵。模芯也可以是尼龙、聚丙烯等化学纤维或棉织纤维纺织品的网状材料。
所述的电沉积工艺中，镀层中除镍之外还包括其他金属元素。如钴元素。
本发明的有益效果是：本工艺生产的含有多种元素的合金泡沫镍，可以提高电池极板的性能，改善电极活性物质性能，增大电池容量，延长电池寿命，特别是能提高电池充放电电流及耐过充放电能力。特别适用于大电流镍氢动力电池和锂离子电池。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图；
图2为本发明中模芯的导电化处理工艺过程框图；
图3为本发明中电沉积工艺过程框图；
图4为本发明中专用电沉积设备的工作原理图；
图5为本发明中热解氧化还原工艺框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术解决方案进一步详细说明：
合金泡沫镍的制备方法，由下述生产工艺制备而成：
1、包括模芯导电化处理—电沉积—氢气氛围保护下的热处理；见图1。
2、所述的模芯导电化处理为浸涂导电胶，导电胶是高纯度超细石墨分散在纯水中所形成的胶体溶液，其固含量大于9％，石墨体直径小于1微米，稳定剂为氨水(NH3·H2O)；导电介质可以是石墨、炭黑、或乙炔黑。
模芯的导电化处理工艺过程为：海绵、预浸、浸胶、除膜、压匀、烘干、固化、导电海绵。整个过程为机械化流水作业。见图2。
21)、预浸：预浸为浸胶前亲水化处理过程，预浸液可为导电胶或氨水稀释液，通过预浸可达到润湿海绵和挤赶气泡的作用。
22)、浸胶：导电胶是高纯度超细石墨分散在纯水中所形成的胶体溶液，其固含量大于9％，石墨粉体直径小于1微米，稳定剂为氨水(NH3·H2O)，浸胶工序采用的是机械式对辊挤压法，浸胶过程需控制导电胶的PH值、温度、固含量等工艺参数，同时附加循环装置以保证浸胶均匀性。
23)、除膜：除膜过程为对辊挤压出去浸胶后海绵所附着多余的导电胶，防止海绵内含胶过多造成闭孔、堵孔现象。
24)、压匀：压匀过程是为满足导电海绵烘干后，满足一定导电能力要求所必须的工序、电阻可通过调整除膜、压匀辊的压紧力达到工艺要求。
25)、烘干：海绵经上述处理后必须立即进行烘干，已达到定型的目的，烘干后海绵要求干燥一致，平展无褶皱，电阻符合工艺要求。烘干温度要求45℃-63℃。
26)、固化：将烘干后的海绵置于一定温度下保持一定时间为固化。固化的目的是提高导电胶同海绵的结合力，固化时间为4小时，固化温度聚酯型海绵为120℃，聚醚型海绵为80℃。
所述的模芯可以是聚氨酯、聚酯型或聚醚型，该材料是末端带有两个以上羟基的聚酯多元醇或聚醚多元醇和二异氰酸酯、水、表面活性剂、催化剂及其他添加剂发生聚合反应后形成的在主链上含有许多重复的-NH-C-O-基团的高分子化合物，俗称聚氨酯海绵。模芯也可以是尼龙、聚丙烯等化学纤维或棉织纤维纺织品的网状材料。
3、电沉积为复合电沉积。见图3。
模芯经导电化处理后以特殊的电沉积方式进行电铸，形成合金金属含量不同的合金泡沫镍，可以是连续化带状生产或是块状间断作业，其整个过程在其专用设备上进行，电沉积槽液的工艺参数如下：
a)氨基磺酸盐型：
氨基黄酸镍[Ni(NH2SO3)2·4H2O]           250-600g/l
氯化镍(NiCl2·6H2O)                     5-20g/l
氟化钠(NaF)                             1-5g/l
硼酸(H3BO3)                             20-50g/l
合金添加剂
PH值                                      3-3.5
温度                                      40-50℃
b)硫酸盐型：
硫酸镍(NiSO4·7H2O)                     180-300g/l
氯化镍(NiCl2·6H2O)                     20-50g/l
硼酸(H3BO3)                             30-45g/l
合金添加剂
PH值                                      4.0-4.5
温度                                      40-55℃
专用电沉积设备使合金添加剂能够均匀的分布在镀液中，并随着电沉积过程的进行合金金属的析出自动补加，并可通过合金添加剂含量的控制来控制合金金属在泡沫镍中的含量，同时在生产过程中，通过中央微机利用大量传感器对各种工艺参数进行自动监控并随时自动调整，另外又引入了阳极自动密实装置，保证了阳极材料的均匀性，最终保证了产品性能的可靠性与稳定性。其工作原理简图见图4。
电沉积工艺中，镀层中除镍之外还包括其他金属元素。如钴元素。
4、所述的热处理是在400～1300℃之间在氢气保护范围下进行的。
该工艺过程是将仍存留在泡沫镍内部的海绵骨架通过明火燃烧的方法加以清除，热分解方法分为电热法、氢气燃烧法。经热解处理过的泡沫镍进一步高温氧化处理以除去海绵的残留物、积炭，然后在氢气氛围下还原烧结，改善其晶格结构，最终得到性能良好的泡沫镍，其工艺流程见图5。

Claims (4)

1、一种合金泡沫镍的制备方法，其特征在于由下述生产工艺制备而成：
1)、包括模芯导电化处理-电沉积-氢气氛围保护下的热处理；
2)、所述的模芯导电化处理为浸涂导电胶，导电胶是高纯度超细石墨分散在纯水中所形成的胶体溶液，其固含量大于9％，石墨体直径小于1微米，稳定剂为氨水(NH3·H2O)；导电介质可以是石墨、炭黑、或乙炔黑；
3)、电沉积为复合电沉积，可以是连续化带状生产或是块状间断作业，其整个过程在其专用设备上进行，电沉积槽液的工艺参数如下：
a)氨基磺酸盐型：
氨基黄酸镍[Ni(NH2SO3)2·4H2O]  250-600g/l
氯化镍(NiCl2·6H2O)            5-20g/l
氟化钠(NaF)                    1-5g/l
硼酸(H3BO3)                    20-50g/l
合金添加剂
PH值                           3-3.5
温度                           40-50℃
b)硫酸盐型：
硫酸镍(NiSO4·7H2O)            180-300g/l
氯化镍(NiCl2·6H2O)            20-50g/l
硼酸(H3BO3)                    30-45g/l
合金添加剂
PH值                           4.0-4.5
温度                           40-55℃
4)、所述的热处理是在400～1300℃之间在氢气保护范围下进行的。
2、根据权利要求1所述的合金泡沫镍的制备方法，其特征在于：模芯可以是聚氨酯、聚酯型或聚醚型，该材料是末端带有两个以上羟基的聚酯多元醇或聚醚多元醇和二异氰酸酯、水、表面活性剂、催化剂及其他添加剂发生聚合反应后形成的在主链上含有许多重复的-NH-C-O-基团的高分子化合物，俗称聚氨酯海绵。
3、根据权利要求1所述的合金泡沫镍的制备方法，其特征在于：模芯也可以是尼龙、聚丙烯等化学纤维或棉织纤维纺织品的网状材料。
4、根据权利要求1所述的合金泡沫镍的制备方法，其特征在于：所述的电沉积工艺中，镀层中除镍之外还包括其他金属元素。
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