[发明专利]碱性二次电池正极所使用氧化亚钴的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碱性二次电池制造技术领域，特别是涉及一种碱性二次电池正极所使用氧化亚钴的制备方法。

背景技术

近年来，由于镍氢电池Ni/MH、镍镉电池Ni/Cd等碱性二次电池性能的不断提高，特别是泡沫镍粘结式正极的广泛应用为提高正极活性物质球星氢氧化镍Ni(OH)2的利用率，在制作正极时必须向其中加入一定量的氧化亚钴CoO或者CoOCox(需要说明的是，当x＝0时，CoOCox即为氧化亚钴CoO，当x＝2时，CoOCox为氧化钴Co₂O₃，当x＝3时，CoOCox即为四氧化三钴Co₃O₄)添加剂。CoO在空气中会慢慢氧化，而CoOCox比较稳定，即使被氧化，也是Co先被氧化，而且在制作电池中使用CoOCox，可使直封电池更容易获得所需的储备容量。作为镍电极添加剂的CoO和CoOCox，一般要求具有良好的反应活性、较高的纯度，应避免四氧化三钴Co₃O₄的产生。

通常制备氧化亚钴CoO的方法有：一、碳酸钴或碱式碳酸钴的热分解法；二、氢氧化钴Co(OH)2的热分解法；三、钴盐溶液的高温喷雾的热解法；四、灰钴1000℃以上脱氧真空冷却；五、金属钴粉900℃以上氧化后通惰性气体冷却等方法；此外，还有用电解法制备，即用盐酸作电解液，先制得氯化钴CoCl2，然后再用氢氧化钠NaOH溶液中和制得氢氧化钴Co(OH)2，该方法在电解过程中要不断补充盐酸，而且电解产物还要用大量的NaOH进行中和，操作步骤复杂，制备成本较高。

对于上述的方法一、方法二和方法三，必须使用纯度很高的钴盐，而钴盐的制备必须使用大量的盐酸，而且产品需结晶数次，会造成环境污染，资源浪费较大，而且成本较高。而对于方法四和方法五，由于要求高温或较高的真空度，耗能较大，工业上实现较为困难。

目前还没有开发出一种方法，其操作简单，可以用低成本即可制备高纯度、性能稳定、电化学性能良好的氧化亚钴产品。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种碱性二次电池正极所使用氧化亚钴的制备方法，该方法操作简单，可以用低成本即可制备高纯度、性能稳定、电化学性能良好的氧化亚钴产品，提高氧化亚钴的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种碱性二次电池正极所使用氧化亚钴的制备方法，该氧化亚钴的组成表达式为CoOCox，0≤x≤0.2，其特征在于，包括步骤：

第一步、在电解槽中加入含有钠或钾的无机盐和有机酸的电解质溶液，用金属钴板作阳极，镍板、钴板、钛板或不锈钢板做阴极，连续进行电解，新鲜电解液和过滤电解产物后的滤液从电解槽的上方不断进入到电解槽，在电解时，具体电解条件为：电解温度为10～80℃，极板间距为1～8cm，电解槽的槽电压为1～4V，电流密度为200～2000A/m²，电解液的PH值为7～14；

第二步、连续从电解槽的下方取出电解产物，用蒸馏水洗涤过滤所得的滤饼，在烘箱中用30-90℃的温度进行烘干；

第三步、将上述烘干的产物在保护性气体气氛下用300-800℃的温度在焙烧炉中焙烧2-7小时；

第四步、将上述焙烧的产物自然冷却至室温，即可获得所述碱性二次电池正极所使用的氧化亚钴CoO和CoOCox。

优选地，上述作为电解质的含有钠或钾的无机盐为氯化物、硫酸盐和碳酸盐中的任意一种或者多种，该无机盐的浓度为50-300g/l。

优选地，上述作为电解质的有机酸包括柠檬酸、草酸、抗坏血酸、单宁酸中的一种或者多种，该有机酸的浓度为0-60g/l。

优选地，通过在电解过程中向电解液中通入酸性气体或者滴加无机酸来控制电解液的PH值。

优选地，所述无机酸包括盐酸HCl、硫酸H₂SO₄或者醋酸HAc中的任意一种或者多种。

优选地，所述保护性气体为含有水蒸汽的保护性气体。

优选地，所述保护性气体为含有水蒸汽的氮气。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种碱性二次电池正极所使用氧化亚钴的制备方法，该方法操作简单，可以用低成本即可制备高纯度、性能稳定、电化学性能良好的氧化亚钴产品，提高氧化亚钴的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1a为本发明制得的不同CoO样品的扫描电镜SEM图，图1b为普通方法制得的不同CoO样品的SEM图；