[发明专利]一种氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法，属于电池活性物质材料选择领域，本发明提供了一种钇铝共掺杂α相为主相的氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法。该方法的三个步骤分别为：(1)制备复盐溶液；(2)络合‑沉淀；(3)过滤‑洗涤‑烘干通过钇铝共掺杂，解决α相氢氧化亚镍作为镍‑金属氢化物电池正极活性物质过程中，因掺杂铝的数量范围狭窄导致平衡优化电池综合性能困难的技术缺陷。本发明制备方法所获得的钇铝共掺杂α相为主相的氢氧化亚镍复合材料，放电电压平台高，活化性能好，为工业上制造高电压与高能量密度的镍‑金属氢化物电池，在正极活性物质选择领域提供了新的选项。

技术领域

本发明属于电池活性物质材料选择领域，特别涉及一种氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法，尤其是涉及一种钇铝共掺杂α相为主相的氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法。

背景技术

氢氧化亚镍[Ni(OH)₂]是碱性二次电池(镍镉、镍氢、镍锌等)常用的正极活性物质材料，可分为β相和α相两种构型，在电池充电过程中该氢氧化亚镍分别转化成氢氧化镍的β'相和γ相构型。目前商业上常用的正极材料是β-Ni(OH)₂，其工作时的放电比容量已经接近其理论容量(289mAh/g)，很难与高容量负极材料相匹配，从而限制了二次电池的发展；另外β-Ni(OH)₂在过充时会有γ相构型的生成，进而产生γ相和α相的构型转化，多次循环后电池体积膨胀严重进而造成电池的损坏。

为此，近年来的研究焦点从β-Ni(OH)₂转向到α-Ni(OH)₂上来，后者不仅具有更高的理论容量(482mAh/g)，而且在过充时不会造成电池体积膨胀，是新一代碱性二次电池正极材料的首选。但由于α相在碱液中不稳定易转化成β相，可以通过掺杂不同元素或者包覆不同物质来稳定其结构或提高其性能，从而提高α相正极电池的性能。例如，在中国专利局公开的专利中：

在公开号为CN1332460C的专利中揭示：其制备出Ni-Al双氢氧化物正极材料，添加了Zn、Co、Ca等元素来提高正极材料性能。专利公开号为CN1821099A中也揭示：其采用掺杂Fe、Al等元素来制备纳米α-Ni(OH)₂，但上述两个专利没有提到稀土元素可否添加。

在公开号为CN103094575和CN102142547两个专利中，分别采用表面改性的方法在氢氧化镍表面包覆CoOOH和γ-羟基氧化钴来改善正极的导电和充放电循环性能，但存在包覆层易脱落的问题从而影响电池性能。

而氢氧化亚镍中掺杂稀土元素的专利不多，再例如，在公开号为CN101635356B专利中揭示：在氢氧化亚镍中复合掺杂MgCa、MgCo、MgY等元素，提高了正极材料的电学性能；在公开号为CN108123124A专利中，则在氢氧化亚镍内同时掺杂Zn元素和Y元素，并在其表面包覆氢氧化钴，从而提高氢氧化镍的导电性和循环稳定性；上述专利都是在β-Ni(OH)₂中进行Mg和Y或Zn和Y的复合掺杂，对正极材料性能的改善有限。而α-Ni(OH)₂的掺杂元素包括Al、Mn、Fe、Co等，其中Al元素掺杂的效果最好，既能稳定α相的构型，又有较好的电化学性能；但Al元素掺杂量稍微多点，易造成镍电极活化性能和大电流放电性能不佳，而掺杂量稍微少点，又不利于电池的循环寿命。

发明内容

为了弥补现有技术内α相氢氧化亚镍正极活性物质材料掺杂铝的数量范围狭窄导致平衡优化电池综合性能困难的技术缺陷，抑或是掺杂稍多引发电极活化性能和大电流放电性能不佳，而掺杂稍少又导致电极循环寿命减少的“掺杂狭窄数量难以平衡优化电池综合性能”的技术缺陷；本发明的目的是提供一种氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法，尤其是提供一种钇铝共掺杂α相为主相的氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种氢氧化亚镍电池正极活性物质复合材料的制备方法