[发明专利]一种碱性二次电池用β-氢氧化镍复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碱性二次电池用β‑氢氧化镍复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将硫酸镍、氯化锌、硝酸钇和L‑精氨酸溶解在去离子水中，加热反应，洗涤沉淀物，分离，干燥即得锌、钇掺杂β‑氢氧化镍前躯体；(2)将β‑氢氧化镍前躯体与硫酸钴溶液混合，滴加氢氧化钾溶液进行反应，过滤，干燥，即得锌、钇掺杂的氢氧化钴包覆β‑氢氧化镍；(3)将锌、钇掺杂的氢氧化钴包覆β‑氢氧化镍，升温，加入氢氧化钠，进行氧化反应，得产品。本发明制备的碱性二次电池用β‑氢氧化镍复合材料，在增大材料能量密度的同时，还提高了球形氢氧化镍的导电性和循环稳定性，使得电池具有高的比容量以及较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种碱性二次电池制造技术领域，尤其涉及一种碱性二次电池用β-氢氧化镍复合材料的制备方法。

背景技术

随着能源危机与环境污染的加剧，电动汽车的发展越来越受到人们的重视。金属氢化物镍氢二次电池(Ni/MH)以其高比能量、高比功率、长寿命、安全性好等优异的综合性能，相比其它蓄电池成为电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)的最佳动力电源。氢镍电池中，正极活性物质的性能是电池整体综合性能提高的关键，尤其是作为电动车动力蓄电池，镍电极的大电流充放电性能还需进一步提高。

而Ni(OH)₂作为正极活性物质被广泛的应用于Ni/Cd，Ni/Zn，Ni/Fe，Ni/MH等碱性电池中。氢氧化镍是碱性蓄电池的正极活性物质，显然，作为电极的活性材料纳米化后，表面积增大，电流密度会降低，极化减小，导致电容量增大，从而具有更好的电化学活性。合成β-相氢氧化镍复杂纳米结构无论在学术研究还是在应用方面，均具有重要意义。但目前的β-相氢氧化镍材料的导电性能和循环稳定性能均不够高。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种碱性二次电池用β-氢氧化镍复合材料的制备方法，使用该方法制备的氢氧化镍复合材料，具有良好的导电性能以及循环稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种碱性二次电池用β-氢氧化镍复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备锌、钇掺杂β-氢氧化镍前躯体

在带有搅拌装置的反应器里将硫酸镍、氯化锌、硝酸钇和L-精氨酸(C₆H₁₄N₄O₂)溶解在去离子水中，室温下搅拌30-40分钟，形成混合溶液；将所述混合溶液放置于一个聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜内，在200-300℃温度范围加热10-20小时；反应后得到的沉淀物用去离子水和无水乙醇交替洗涤，离心分离，洗涤3-5循环，然后放入干燥箱中进行干燥4-6小时，即得到锌、钇掺杂β-氢氧化镍前躯体；

(2)表面包覆氢氧化钴

将上述β-氢氧化镍前躯体与钴离子摩尔量相当于β-氢氧化镍前躯体的镍离子摩尔量5-7％的硫酸钴溶液混合，在搅拌和超声波分散作用的条件下，向分散好的含β-氢氧化镍前躯体的钴盐溶液中滴加氢氧化钾溶液，控制沉淀剂的加入速度，使得反应体系的pH值保持在9-11之间，控制反应温度为40-45℃，反应时间30-40分钟，反应结束后停止搅拌，过滤，得到包覆有氢氧化钴的β-氢氧化镍沉淀，将所述的钴包覆纳米β-氢氧化镍沉淀，用水洗涤3-5次至洗出液的pH值为中性，过滤，在70-90℃温度条件下干燥至恒重，得到锌、钇掺杂的氢氧化钴包覆β-氢氧化镍；

(3)气相氧化

向氧化器中加入上述锌、钇掺杂的氢氧化钴包覆β-氢氧化镍，搅拌并升温，向氧化器中加入上述锌、钇掺杂的氢氧化钴包覆β-氢氧化镍的2-5wt％的氢氧化钠，该氢氧化钠的质量百分浓度为40-60％，并通入臭氧气体，在70-90℃进行氧化反应30-40分钟，氧化结束后，固液分离、洗涤干燥，得产品。