[发明专利]一种纳米氢氧化镍及其复合电极的制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米氢氧化镍及其复合电极的制备方法和用途，属于纳米复合材料和先 进能源材料领域。

背景技术

氢氧化镍作为碱性二次电池的正极活性材料，是提高电池容量的关键材料。研究表明， 小粒径纳米级氢氧化镍(Ni(OH)₂)具有更好的电化学可逆性，更大的质子扩散系数，而且 放电电位高，充电电位低，即纳米Ni(OH)₂填充的电极具有较小的极化，因此制备出更高活 性的氢氧化镍显得尤为重要。目前纳米Ni(OH)₂制备方法有多种，如配位沉淀法、沉淀转化 法、微乳液法、固相反应法、高能球磨法等，但这些方法制备的纳米Ni(OH)₂普遍容易团聚， 降低其活性，影响其效果。为了制得分散性高的纳米Ni(OH)₂，必须提出新的方法。

虽然纳米Ni(OH)₂有很高的活性，但也有研究发现，因纳米材料的堆积密度低，纳米粒 子间电阻较大且易团聚，以及纳米氢氧化镍粒子与导电剂粒子大小比例不匹配，使得单纯用 纳米Ni(OH)₂作电极的活性物质，其放电时间比工业用微米级球形β-氢氧化镍(β-Ni(OH)₂) 的短，相应电池的综合性能反而不够理想。那么怎样才能充分发挥纳米Ni(OH)₂的优点从而 提高电池的性能呢？有研究显示，以一定比例纳米Ni(OH)₂掺入到工业用微米级球镍中制成 复合镍电极，将有助于提高电极的放电容量。

本发明就是在这样的技术背景下，提出新的纳米Ni(OH)₂制备方法以及复合镍电极的制 作工艺并优化其条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波沉淀法制备纳米Ni(OH)₂的方法，

本发明的另一目的在于提供一种适合用作镍氢电池正极的复合电极及其制作方法和用 途，这种复合电极的活性成份是上述纳米Ni(OH)₂与市售微米级球镍的混合体。

本发明的实施方案描述如下：

一、超声波沉淀法制备纳米Ni(OH)₂步骤

(1)用去离子水配置浓度为0.1～1.0mol/l的工业镍盐(硝酸镍、硫酸镍或氯化镍中的一 种)溶液，充分溶解，过滤，去除杂质，将适量的分散剂(聚乙二醇或吐温-80中的一种) 加入过滤干净的镍盐溶液中，制成含分散剂1％～5％(占氢氧化镍理论产量的质量百分比)的 镍盐水溶液。

(2)用去离子水配置浓度为0.2～2.0mol/l的工业苛性碱(氢氧化钠或氢氧化钾中的一 种)，充分溶解，过滤除去杂质，将适量的氨水或铵的苛性碱水溶液加入碱液中，搅拌均匀， 制成含氨或铵0.2～1.0mol/l的苛性碱水溶液。

(3)分别将步骤(1)和步骤(2)中的两种水溶液以一定速度并流加入置于超声波清洗 器振动腔内的反应容器中，使整个反应过程都在超声波振动环境中进行，反应过程保持反应 温度(室温～80℃的某个值)、pH值(9～12的某个值)和搅拌速度(150～1000转/分的某个值) 恒定，反应物加完后，继续搅拌一段时间直至反应完全，然后静置陈化，待沉淀层不再变薄， 倒出上层清液，继续用去离子水洗涤，静置分层，反复如此直至溶液pH值小于8，然后过滤， 用乙醇或丙酮洗涤1～3次，最后将产物以70～110℃烘干，取出研磨得到纳米Ni(OH)₂粉体样 品。

(4)将样品进行松装密度或振实密度测定。

二、复合电极制作步骤

(1)正极制作：取上述样品以3％～11％(质量百分比)比例掺入到工业用微米级球镍中， 加入5％～50％(质量百分比)的导电剂、1％～5％(质量百分比)粘结剂和适量蒸馏水混合均 匀涂到泡沫镍基片中，制成复合电极。

(2)负极制作：用储氢合金加入5％～50％(质量百分比)导电剂和1％～5％(质量百分比) 粘结剂制作而成，制作方法与正极相同。

三、充放电实验步骤

(1)将正、负极片与隔膜纸制成三明治型开放式模拟电池，取负极过量，将模拟电池置 于电解液中，电解液为6～8％mol/l KOH的水溶液或者6～8％mol/l KOH和0.5～1.0mol/l LiOH的 混合溶液。