[发明专利]一种化学镀镍液、其制备方法及用该镀液对纳米LiFePO4/C复合材料进行镀镍的方法及所得的产品

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面化学处理领域，具体涉及化学镀镍液、其制备方法及用该镀液对纳米LiFePO₄/C复合材料进行镀镍的方法及所得的产品。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、无污染、自放电小和循环性能好等优点，被认为是21世纪发展的高新技术产品。相比于传统的LiCoO₂、LINiO₂和LiMn₂O₄，橄榄石型的LiFePO₄具有相对较高的比能量(170mAh/g)，良好的化学稳定性与热稳定性，原料来源丰富，是锂离子电池理想的正极材料。目前磷酸铁锂正极材料得到了广泛的重视，研究和产业化方面的发展都很迅速。

由于受到LiFePO₄材料本身结构特征的限制，LiFePO₄材料存在室温下电子电导率低、离子扩散系数小、堆积密度低等不足，制约了其在锂离子动力电池中的应用。在现有技术中，一般是对磷酸铁锂LiFePO₄颗粒纳米化后进行碳包覆和金属离子掺杂。碳包覆提供了电子通道，提高了颗粒之间的导电性，维持了充放电过程中的电荷平衡，避免了Fe³⁺的形成，但碳的包覆量和包覆层的均匀性分别影响着材料的体积能量密度和Li⁺脱嵌活性，而且在很大程度上降低了LiFePO₄的堆积密度；通过金属离子掺杂，可以部分取代原有离子，局部形成新型导体从而提高材料的电导率。

除此以外，还有导电高分子复合技术等。这些方法都在一定程度上改善了材料的导电性、提高了离子扩散系数，取得了一些效果，但是所制得的材料在低温导电率和循环性能，以及较小的振实密度仍然需要进一步的综合改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种化学镀镍液、其制备方法及用该镀液对纳米LiFePO₄/C复合材料进行镀镍的方法及所得的产品。采用本发明所述的镀镍液对纳米LiFePO₄/C复合材料进行镀镍所得到的在纳米LiFePO₄/C复合材料表面包覆金属镍的复合材料具有优异的高倍率放电性能和较高的振实密度，导电性能优良。

本发明所述的化学镀镍液，包括以下组分：

上述各组分的浓度优选为：

在上述的化学镀镍液中，所述的有机羟酸为柠檬酸或乳酸。所述的氨基酸为甘氨酸、丙氨酸或半胱氨酸。所述的硫酸镍为六水硫酸镍。

上述化学镀镍液的制备方法，具体包括以下步骤：

1)分别配制有机羟酸溶液和醋酸钠溶液，将两溶液混合得到混合液A；

2)配制硫酸镍溶液，将混合液A加入到硫酸镍溶液中，得到混合液B；

3)分别配制次亚磷酸钠溶液和氨基酸溶液，将两溶液混合得到混合液C；

4)将混合液C加入到混合液B中，加水定容至1L，得到混合液D，用氨水调节混合液D的pH为4～7，即得化学镀镍液。

本发明提供的用上述化学镀镍液对纳米LiFePO₄/C复合材料进行镀镍的方法，是先取纳米LiFePO₄/C复合材料经超声震荡后加入到化学镀镍液中，保持化学镀镍液的温度在70～100℃，搅拌条件下浸泡20～70min，滤纸过滤，水洗，烘干，即得到在纳米LiFePO₄/C复合材料表面包覆金属镍的复合材料，该所得复合材料中镍单质的含量为0.5～12(重量)％；其中，纳米LiFePO₄/C复合材料与化学镀镍液的重量体积比为1g∶20～50ml。

上述镀镍方法中，

所述的纳米LiFePO₄/C复合材料可以从市场上直接购买，也可以按现有常规工艺制备。所述纳米LiFePO₄/C复合材料进行超声震荡的时间一般为10～60min。

在浸泡的整个过程中搅拌都在进行，最好是使混有纳米LiFePO₄/C复合材料的化学镀镍液保持悬浊状态。

纳米LiFePO₄/C复合材料与化学镀镍液的重量体积比优选为1g∶30ml。当两者的重量体积比大于1g∶50ml时也可，只是用量过大会导致浪费。

本发明还提供由上述镀镍方法制得的在纳米LiFePO₄/C复合材料表面包覆金属镍的复合材料。