[发明专利]引晶工艺生产掺杂态α-氢氧化镍正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源技术领域，尤其是一种α-氢氧化镍的制备方法。

背景技术

当前以镍电极为正极的电池包括：镍锌、镍镉、镍氢、镍铁等几种碱性电池，这些碱性电池的正极材料都是采用市售球型氢氧化镍（Ni(OH)₂）作为活性物质，Ni(OH)₂包括α-Ni(OH)₂和β-Ni(OH)₂两种形态，目前镍电极所用的商品氢氧化镍都是β-Ni(OH)₂，β-Ni(OH)₂理论比容量只有289mAh/g，而实际的比能量也达到200-250mAh/g，已经接近理论容量，可提升的空间十分小，α-Ni(OH)₂具有482mAh/g的理论比容量，可提升空间较大，采用α-Ni(OH)₂成本较低，有利于节约材料。但是β-Ni(OH)₂振实密度比α-Ni(OH)₂高的多，因此采用β-Ni(OH)₂作为与采用α-Ni(OH)₂作为活性物质相比，同样的体积可以负载更多的活性物质；β-Ni(OH)₂在高碱性电解液中较稳定，而α-Ni(OH)₂在高碱性电解液中容易转化为β-Ni(OH)₂。

鉴于α-Ni(OH)₂的诸多优点，人们对α-Ni(OH)₂的掺杂改性、制备工艺、电极配方做了大量研究。目前α-Ni(OH)₂制备方法，都是采用金属离子掺杂法，掺杂氢氧化镍的金属离子有 Al³⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Co³⁺等，其中钴的价格较高，经济适用性不好；而掺杂铁离子的析α-Ni(OH)₂析氧电位会降低，电极性能受到毒害；锌离子原子量相对较大，降低了电极材料的质量比容量。

中国专利申请号：200510037576.6公开了“一种纳米α-氢氧化镍及其制备方法”，公开号：CN 1772629A,公开日：2006年5月17日，该方法采用超声波作为辅助条件，以三价铝盐或三价铁盐作为掺杂剂，采用共沉积法制备α-氢氧化镍。然而这种方法制备的α-氢氧化镍在碱性电解液内的稳定性较差，高温自放电较大，制备过程繁琐等诸多缺点，另外三价铁的掺杂还降低了α-氢氧化镍的活性，降低了活性物质利用率，对氢氧化镍电极构成毒化作用；

中国专利申请号：200510027346.1公布了一种“微波水热法制备a相氢氧化镍的方法”，公开号：CN 1724390A,公开日:2006年1月25日，该方法采用微波作为辅助条件，采用铝离子作为主掺杂剂，采用金属离子M作为副掺杂剂，金属离子M取自Y、Ti、Cr、Sc、La、Co、Fe、In、Zn等金属的金属盐。铝是最常用掺杂a-氢氧化镍的金属元素，但是铝作为掺杂剂有许多缺点，铝不是活性物质，不参与电极反应，因此铝掺杂降低了活性物质含量，不利于电池比能量的提高。

发明内容

为了解决上述弊端，本发明所要解决的问题是，提供一种掺杂态a-氢氧化镍正极材料的制备方法，采用该方法制备的a-氢氧化镍具有生产周期短，振实密度高，稳定性好，比容量高，价格便宜等优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，引晶工艺生产掺杂态α-氢氧化镍正极材料的方法，首先制备纳米级α-Ni(OH)₂作为晶种：所述的纳米级α-Ni(OH)₂晶种的晶体尺寸为5-100纳米；所述纳米级α-Ni(OH)₂晶种的制备方法采用超声波作为辅助条件，采用共沉积法制备；

然后使用该晶种采用引晶工艺制备掺杂态α-Ni(OH)₂正极材料，所述掺杂态α-Ni(OH)₂正极材料主要的制备材料为镍盐，采用铝离子和锰离子为掺杂剂。

优选地，所述镍盐选自硫酸镍、硝酸镍、氯化镍中的一种。

优选地，所述的铝离子与锰离子选自该金属离子的硫酸盐，硝酸盐或氯化物。

优选地，镍离子、铝离子和锰离子的摩尔比为：Ni²⁺:AL³⁺:Mn²⁺ =1：0.05～0.3:0.05～0.3。