[发明专利]纳米α相氢氧化镍表面包覆CoOOH的方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及化工新材料制备领域，特别是一种纳米α相氢氧化镍表面包覆CoOOH的方法。

(二)背景技术：

α相氢氧化镍是镍氢电池等碱性充电电池的正极活性材料，它与传统的球镍(β相氢氧化镍)相比，具有比放电容量高，放电过程无电极膨胀，高倍率充放电性能优越等优点，已成为近年来镍氢电池研究者的热点之一。但是，与传统的球镍类似，α相氢氧化镍材料本身导电性能也比较差，为了提高活性材料的利用率及其与集流体之间的导电性，一般制作电极时，也在α相氢氧化镍中加入适量的Ni粉、Co粉、CoO粉或Co(OH)₂粉作为导电剂，在充电过程中这些物质将氧化为高导电性的CoOOH，为氢氧化镍颗粒之间及颗粒与集流体之间提供较好的导电性。目前多采用混合式添加法。

混合式添加的钴或钴的化合物，在电化学过程或碱处理过程中，经溶解-再沉淀过程，又部分重新沉积在α相氢氧化镍的表面或集流体上，形成导电网。然而，受混合的工艺条件及物料本身特性的限制，活性材料与导电剂混合不能十分均匀，这种工艺形成的沉积层，其均匀性和沉积率不理想，不能有效降低α相氢氧化镍颗粒之间及颗粒与集流体之间的接触电阻，从而不能较大程度地改进电极性能；此外，钴化合物溶解后所留下的空腔也未能得到充分的利用，从而限制了活性物质的装填量，降低了电池的比容量。

此外，与球镍类似，可以通过化学镀的方法在相氢氧化镍表面镀上一层金属镍或金属钴的多孔膜。然而，镀上的镍膜在充放电过程中会逐渐氧化为氢氧化镍而参与到电池的充放电过程中，由导电镍膜所形成的导电网络因而受到破坏，导致电池性能急剧下降；而镀上的钴膜则会生成氢氧化钴并最终转换为具有高导电性能的CoOOH。然而，从化学镀的工艺角度来说，其操作条件非常苛刻，且需要使用贵金属作为催化剂，造成产品的成本增加及对环境的污染，因而，这种工艺在工业生产上受到限制。

同样，可以通过化学方法在α相氢氧化镍表面包覆氢氧化钴，但包覆的氢氧化钴也必须氧化为高导电性能的CoOOH才能对材料的电极性能得到改善，而本身的氧化过程一般都比较缓慢和复杂。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种纳米α相氢氧化镍表面包覆CoOOH的方法，它简便易行，成本低廉，而且包覆后的材料电化学性能得到明显改善。

纳米α相氢氧化镍表面包覆CoOOH的方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)备料：配制浓度为0.01～0.1摩尔/升的钴盐水溶液50～100毫升，浓度为0.02～1.0摩尔/升的沉淀剂水溶液25～50毫升；浓度为0.5～2摩尔/升的苛性碱水溶液20～25毫升；浓度为5～10摩尔/升的苛性碱水溶液70～75毫升；浓度为0.01～1摩尔/升的氧化剂溶液4～6ml。

(2)取1～2克α相氢氧化镍和钴盐水溶液置于带搅拌的反应器中，将沉淀剂水溶液滴入反应器中，至沉淀完全，反应后溶液为无色，控制温度为25～60℃，将所得沉淀物过滤、洗涤，50～80℃下干燥；

(3)取步骤(2)制得的产物与去离子水置于带搅拌的反应器中，控制温度为25～60℃，然后滴入浓度为0.5～2摩尔/升的苛性碱水溶液，直到溶液PH≥10，将沉淀转移到浓度为5～10摩尔/升的苛性碱水溶液中，控制温度50～70℃，向该反应器中加入氧化剂溶液，直至二价钴全部氧化到三价，然后保温12～20小时，最后将得到的沉淀洗涤至中性，50～80℃下干燥，即得到包覆CoOOH的相氢氧化镍材料，其中去离子水的用量为每克α相氢氧化镍5～10ml。

上述所说的钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴。

上述所说的沉淀剂为草酸盐、氨水、乙二胺或柠檬酸盐。

上述所说的苛性碱水溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。

上述所说的氧化剂溶液为H₂O₂溶液或次氯酸钠溶液。

本发明的有益效果：包覆CoOOH的α相氢氧化镍的工艺与传统的用机械混合式添加钴及/或其化合物的工艺相比，CoOOH的高导电网络更易形成，而且均匀，明显改善了α相氢氧化镍的导电性能，提高了其电极性能，进而明显改善了电池的性能，例如：更低的充电电压和更高的放电平台，更高的比放电容量和输出功率，更长的充放电循环寿命与高倍率充放电能力，提高了析氧过电位等，所制备的覆钴α相氢氧化镍的放电容量高达386mAh/g具有重大的应用价值。

(四)具体实施方式：

实施例1：

一种纳米α相氢氧化镍表面包覆CoOOH的方法，其特征在于具体步骤如下：