RU2286621C1 - Способ получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора - Google Patents
Способ получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286621C1 RU2286621C1 RU2005117886/09A RU2005117886A RU2286621C1 RU 2286621 C1 RU2286621 C1 RU 2286621C1 RU 2005117886/09 A RU2005117886/09 A RU 2005117886/09A RU 2005117886 A RU2005117886 A RU 2005117886A RU 2286621 C1 RU2286621 C1 RU 2286621C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- sodium
- nickel hydroxide
- mol
- solution
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности для изготовления анодных масс щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является снижение материальных и энергетических затрат при производстве гидрата закиси никеля путем улучшения технологичности процесса его отмывки от сульфата натрия, уменьшения потерь никельсодержащего сырья и стабилизации высокой электрохимической активности гидрата закиси никеля. Способ включает осаждение гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи с добавкой углекислого натрия при дозировании растворов с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой, в котором при осаждении гидрата закиси никеля обеспечивается наличие избытка натриевой щелочи в пределах 0,025-007 г/ммоль, за счет поддержания постоянного соотношения растворов, при котором на 1 г/ммоль раствора сернокислого никеля приходится 4,5-5,3 г/моль натриевой щелочи и 0,35-0,41 г/моль углекислого натрия. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве щелочных аккумуляторов с оксидно-никелевыми электродами.
Гидрат закиси никеля получают только осаждением из растворов различных солей. Его осаждение происходит через промежуточную стадию образования основных солей переменного состава. Этот состав зависит от природы солей и осадителей, соотношения соли и осадителя, концентрации, температуры и порядка смешения исходных растворов, продолжительности старения осадков. Сочетание вышеуказанных факторов и определяет способ получения гидрата закиси никеля.
Широко известен способ получения гидрата закиси никеля в реакторе путем вливания при перемешивании раствора сернокислого никеля в раствор натриевой щелочи [1]. Для улучшения отмывки гидрата закиси никеля от сульфата натрия добавление сернокислого никеля прекращают при сохранении избытка натриевой щелочи. Проведение большей части процесса осаждения гидрата закиси никеля в сильнощелочной и щелочной среде приводит к образованию крупных кристаллитов, обладающих низким удельным объемом и невысокой электрохимической активностью. Полученный гидрат закиси никеля проходит последовательно ряд технологических операций: фильтрацию, сушку, отмывку и повторную сушку. Анодная масса, приготовленная из такого гидрата закиси никеля смешением с графитом и кобальтом, обладает коэффициентом использования никеля не более 80%.
Известен способ, по которому избыток натриевой щелочи после осаждения гидрата закиси никеля заменен углекислым натрием [2, 3], а сам процесс осаждения проводится таким образом, чтобы в любой момент соотношение натриевой щелочи и сернокислого никеля было в определенных пределах [3]. Приготовленная в дальнейшем анодная масса на основе гидрата закиси никеля, полученного по данному способу, имеет коэффициент использования никеля до 96%. Увеличение электрохимической активности гидрата закиси никеля авторы [3] связывают с возрастанием его пористости, большей величиной удельной поверхности и повышенной прессуемостью. Однако развитая удельная поверхность гидрата закиси никеля, повышенная пористость и прессуемость существенно осложняют его отмывку от сульфата натрия, а отсутствие избытка натриевой щелочи не исключает возможности образования в кислой и нейтральной среде основных солей состава NiSO4·9Ni(OH)2 и NiSO4·4Ni(OH)2 [4]. Предлагаемые автором [3] условия кристаллообразования гидрата закиси никеля без избытка натриевой щелочи не обеспечивают необходимую полноту перехода соединений никеля из раствора в твердую фазу в виде гидрата закиси никеля. В результате раствор сернокислого никеля используется не эффективно, и некоторая его часть теряется во время фильтрации гидрата закиси никеля. Нестабильное качество гидрата закиси никеля, потери ценного никельсодержащего сырья и высокие энергозатраты, связанные с увеличением расхода конденсата при отмывке гидрата закиси никеля от сульфата натрия, осложняют реализацию данного способа в промышленности.
Технической задачей изобретения является снижение материальных и энергетических затрат при производстве гидрата закиси никеля путем улучшения технологичности процесса его отмывки от сульфата натрия, уменьшения потерь никельсодержащего сырья и стабилизации высокой электрохимической активности гидрата закиси никеля.
Указанный технический результат достигается способом получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора осаждением гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи с добавкой углекислого натрия при дозировании растворов с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой, в котором согласно изобретению при осаждении гидрата закиси никеля обеспечивают избыток натриевой щелочи в пределах 0.025-0.07 г/моль, поддерживая постоянное соотношение растворов, при котором на 1 г/моль раствора сернокислого никеля приходится 4.5-5.3 г/моль натриевой щелочи и 0.35-0.41 г/моль углекислого натрия.
Пример 1. Исходные водные растворы имели следующие концентрации: раствор сернокислого никеля 0.47 г/моль; раствор натриевой щелочи 6.95 г/моль; раствор углекислого натрия 0.54 г/моль. Температура растворов составляла 50±5°С. Дозирующими насосами эти растворы перекачивали в бак-реактор таким образом, чтобы в любой момент соотношение раствора натриевой щелочи, раствора углекислого натрия и раствора сернокислого никеля обеспечивало избыток натриевой щелочи 0.0025-0.024 г/моль. Для этого на 1 г/моль раствора сернокислого никеля приходилось 3.95-4.49 г/моль натриевой щелочи и 0.35-0.41 г/моль углекислого натрия. Из бака-реактора суспензия гидрата закиси никеля поступала в бак-сборник, где происходило ее накопление и дальнейшее перемешивание. По окончании сливания растворов избыток натриевой щелочи в баке-сборнике суспензии гидрата закиси никеля составил 0.0014 г/моль. После операций фильтрации и сушки гидрата закиси никеля при температуре 100-110°С его отмывали конденсатом от сульфата натрия до содержания 
Количество израсходованного конденсата составило 174 литра на 1 кг гидрата закиси никеля. После повторной сушки при температуре 100-110°C гидрат закиси никеля размалывали и смешивали с 40% графита, 1.7% бария и 1.5% кобальта. Коэффициент использования никеля при разряде 10-го цикла составил 97%.
Пример 2. В условиях примера 1 для обеспечения избытка натриевой щелочи 0.025-0.070 г/моль поддерживали постоянное соотношение растворов, при котором на 1 г/моль раствора сернокислого никеля приходится 4.50-5.30 г/моль натриевой щелочи и 0.35-0.41 г/моль углекислого натрия. По окончании сливания растворов избыток натриевой щелочи в баке-сборнике суспензии гидрата закиси никеля составил 0.05 г/моль. Количество израсходованного конденсата для отмывки гидрата закиси никеля от сульфата натрия составило 86 литров на 1 кг гидрата закиси никеля. Коэффициент использования никеля при разряде 10-го цикла составил 100%.
Пример 3. В условиях примера 1 для обеспечения избытка натриевой щелочи 0.071-0.115 г/моль поддерживали постоянное соотношение растворов, при котором на 1 г/моль раствора сернокислого никеля приходится 5.31-6.11 г/моль натриевой щелочи и 0.35-0.41 г/моль углекислого натрия. По окончании сливания растворов избыток натриевой щелочи в баке-сборнике суспензии гидрата закиси никеля составил 0.085 г/моль. Увеличение избытка щелочи привело к образованию твердых и более крупных частиц гидрата закиси никеля, что отрицательно отразилось на качестве отмывки и осложнило его размол. Количество израсходованного конденсата для отмывки гидрата закиси никеля от сульфата натрия составило 149 литров на 1 кг гидрата закиси никеля. Коэффициент использования никеля при разряде 10-го цикла составил 85%.
Для оценки фракционного состава полученных образцов гидрата закиси никеля был привлечен седиментационный метод анализа. На фиг.1 показаны гистограммы распределения частиц образцов Ni(OH)2 по радиусам: а) избыток NaOH 0.0025-0.024 г/моль в условиях примера 1; б) избыток NaOH 0.025-0.070 г/моль в условиях примера 2; в) избыток NaOH 0.071-0.115 г/моль в условиях примера 3. Следствием проведения осаждения при избытке натриевой щелочи 0.0025-0.024 г/моль явилось наличие в гидрате закиси никеля существенного количества мелких частиц с радиусом ≤50 мкм (фиг.1а). При увеличении избытка натриевой щелочи до 0.025-0.070 г/моль наблюдалось возрастание минимального радиуса частиц гидрата закиси до размеров порядка 52-56 мкм и сокращение их количества (фиг.1б). Дальнейшее повышение избытка натриевой щелочи при осаждении гидрата закиси никеля до 0.071-0.115 г/моль способствовало укрупнению его частиц и возникновению большей однородности в количественном распределении частиц гидрата закиси никеля по размерам (фиг.1в).
На анодном участке ОАО "Завод АИТ" было проведено осаждение 157 партий гидрата закиси никеля с избытком натриевой щелочи 0.0025-0.024 г/моль в условиях примера 1 и 92 партии гидрата закиси никеля с избытком натриевой щелочи 0.025-0.070 г/моль в условиях примера 2. Испытаний гидрата закиси никеля, полученного с избытком натриевой щелочи 0.071-0.115 г/моль в условиях примера 3, не проводили по причине его низкой электрохимической активности. Сравнительные физико-химические и электрохимические характеристики гидрата закиси никеля, полученного с избытком натриевой щелочи 0.025-0.070 г/моль в условиях примера 1, и гидрата закиси никеля, полученного с избытком натриевой щелочи 0.025-0.070 г/моль в условиях примера 2, сведены в таблицу 1.
При проведении производственной проверки было выявлено снижение расхода сернокислого никеля для получения 1 кг гидрата закиси никеля с 2.976 кг до 2.878 кг (на 3.3% см. таблицу 1). Одновременно зафиксировано уменьшение среднего процентного содержания 
в партиях гидрата закиси никеля по месяцам (см. фиг.2), что позволяет сократить расход конденсата на отмывку гидрата закиси никеля от сульфата натрия, и увеличение содержания Ni2+ в партиях гидрата закиси никеля по месяцам (см. фиг.3). Средняя емкость анодных масс из гидрата закиси никеля, полученного с избытком натриевой щелочи 0.025-0.070 г/моль в условиях примера 2, повысилась на 1.5%.
Объяснить полученные результаты можно с позиций влияния избытка натриевой щелочи при осаждении гидрата закиси никеля на его кристаллическую структуру и фракционный состав. Изменение условий кристаллизации и выбор оптимального диапазона протекания процессов кристаллообразования гидрата закиси никеля позволяет минимизировать технологические потери дорогостоящего никельсодержащего сырья на операциях осаждение, фильтрация и отмывка гидрата закиси никеля. Сокращение количества промывного конденсата снижает энергоемкость процесса в целом и благоприятно сказывается на экологической составляющей данного технологического процесса. Использование данного изобретения в промышленности позволяет изготавливать анодные массы для щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов с минимальными потерями никельсодержащего сырья и стабилизации высокой электрохимической активности гидрата закиси никеля.
| Таблица 1 Сравнительные физико-химические и электрохимические характеристики гидрата закиси никеля |
|||||
| Вариант | Количество партий, | Средний вес | Расход NiSO4 на 1 | Средняя емкость анодных масс на 1-м цикле, А·ч | |
| шт. | партии, кг | кг Ni(ОН)2, кг | минимум | максимум | |
| Избыток NaOH 0.0025-0.024 г/моль в условиях примера 1 | 157 | 146.8 | 2.967 | 1.28 | 1.40 |
| Избыток NaOH 0.025-0.070 г/моль в условиях примера 2 | 92 | 157.7 | 2.878 | 1.30 | 1.42 |
Источники информации
1. Дасоян М.А., Новодережкин В.В., Томашевский Ф.Ф. Производство электрических аккумуляторов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1970. С.294-301.
2. Авторское свидетельство СССР №588580, кл. Н 01 М 4/32, 1974.
3. Розовский В.М., Талдыкина Т.А., Ежов Б.Б. // Исследования в области прикладной электрохимии. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1989. С.52.
4. Чалый В.П. Гидроокиси металлов. Киев: Изд-во "Наукова думка", 1972. С.158.
Claims (1)
- Способ получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора осаждением гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи с добавкой углекислого натрия при дозировании растворов с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что при осаждении гидрата закиси никеля обеспечивают избыток натриевой щелочи в пределах 0,025-0,07 г/моль, поддерживая постоянное соотношение растворов, при котором на 1 г/моль раствора сернокислого никеля приходится 4,5-5,3 г/моль натриевой щелочи и 0,35-0,41 г/моль углекислого натрия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005117886/09A RU2286621C1 (ru) | 2005-06-09 | 2005-06-09 | Способ получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005117886/09A RU2286621C1 (ru) | 2005-06-09 | 2005-06-09 | Способ получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2286621C1 true RU2286621C1 (ru) | 2006-10-27 |
Family
ID=37438758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005117886/09A RU2286621C1 (ru) | 2005-06-09 | 2005-06-09 | Способ получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2286621C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583373C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Экологические Технологии НИИХИТ" (ООО "ЭкоТехНИИХИТ") | Способ изготовления водной пасты гидрата закиси никеля |
-
2005
- 2005-06-09 RU RU2005117886/09A patent/RU2286621C1/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583373C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Экологические Технологии НИИХИТ" (ООО "ЭкоТехНИИХИТ") | Способ изготовления водной пасты гидрата закиси никеля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11345609B2 (en) | High voltage lithium nickel cobalt manganese oxide precursor, method for making the same, and high voltage lithium nickel cobalt manganese oxide cathode material | |
| CN112357973A (zh) | 一种正极材料前驱体的制备方法及所制得的正极材料前驱体 | |
| US9103044B2 (en) | Electrolytic manganese dioxide, and method for its production and its application | |
| CN113373517B (zh) | 一种高镍单晶小颗粒三元前驱体及其连续型制备方法 | |
| CN110828817B (zh) | 一种高镍浓度梯度型锂电三元前驱体及其制备方法和用途 | |
| CN109411718B (zh) | 掺杂改性的三元正极材料的制备方法 | |
| JP2012184504A (ja) | 電解二酸化マンガン及びその製造方法、並びにリチウムマンガン系複合酸化物の製造方法 | |
| JP2016162601A (ja) | リチウムイオン電池用正極活物質の製造方法、リチウムイオン電池用正極活物質、リチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池 | |
| CN115196691A (zh) | 一种钠离子电池用镍铁锰三元前驱体及其制备方法和应用 | |
| CN108987682B (zh) | 可防止颗粒破裂的富镍基前驱体材料的制备方法 | |
| CN111943278B (zh) | 窄粒径分布的三元前驱体的制备方法 | |
| JPH08222217A (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル活物質、その製造方法 | |
| CN111939859B (zh) | 窄粒径分布的三元前驱体反应装置 | |
| RU2286621C1 (ru) | Способ получения гидрата закиси никеля для анодной массы оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора | |
| CN115594233B (zh) | 钠离子电池四元正极材料前驱体、其制备方法及应用 | |
| JP2017179583A (ja) | 電解二酸化マンガン及びその製造方法並びにその用途 | |
| CN113889612B (zh) | 一种锂电池用碳基纳米材料及其制备方法 | |
| CN109205685B (zh) | 一种锂离子电池用高镍三元前驱体的连续性制备方法 | |
| CN111908518B (zh) | 窄粒径分布的三元前驱体 | |
| JP2019081686A (ja) | 電解二酸化マンガン及びその製造方法並びにその用途 | |
| CN110512225B (zh) | 一种氧化锌粉体的制备方法 | |
| CN113292114A (zh) | 一种含Ti、Mg共掺杂的NCM811型前驱体制备方法 | |
| KR20060032646A (ko) | 알칼리 전지 | |
| CN113683127B (zh) | 富锂锰基前驱体及其制备方法、富锂锰基正极材料及其制备方法 | |
| CN115536076B (zh) | 一种提高前驱体晶粒一致性的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |