[发明专利]水系动力电池用复合导电剂的制备方法

说明书

本发明属于功能粉体材料制备技术领域，具体涉及一种水系动力电池用复合导电剂的制备方法。将草酸钠水溶液和硫酸镍水溶液同时加入到去离子水中进行反应，反应生成无定型沉淀草酸镍；经陈化、固液分离得到滤饼；将滤饼加入到HPMC胶水中搅拌均匀成浆料；浆料经喷雾干燥成球形颗粒；球形颗粒采用氢还原即得球形超细镍粉/碳材料。本发明在无辅助剂下制备出粒度在0.06‑1.2μm的球形超细镍粉/碳材料，完全满足水系动力电池用复合导电剂的要求，含氧量低，产品性能稳定，重现性好，且生产过程无毒、无污染，环境友好，产品性能优异，满足水系动力电池复合导电剂的需求，可替代国外进口产品，打破国外技术垄断，弥补国内技术空白。

技术领域

本发明属于功能粉体材料制备技术领域，具体涉及一种水系动力电池用复合导电剂的制备方法。

背景技术

超细镍粉作为优良的导电剂，在水系动力电池作为导电剂一直获得大量应用。目前的超细镍粉生产工艺主要包括羰基法、电解法、雾化法、气相还原法、常压液相还原法、固相还原法、γ射线辐射法，其中以羰基法最为常用。羰基法，即在分解器中于573～673K下使Ni(CO)₄分解，通过调节工艺参数，控制金属镍粉的形核、生长、团聚与烧结行为，制备出“链珠”状形貌的超细镍粉，进一步加工中，易于形成三维网状结构，特别适用于电极导电添加剂等领域。该方法主要分为两步进行，首先使CO与镍反应生成羰基镍Ni(CO)₄，然后在热分解炉中使羰基镍分解得到镍粉。不同的热分解炉所得到的镍粉粒度和形貌不同，如壁热式热解炉生产的镍粉显球状、预热式热解炉生产的镍粉显类球状、复热式热解炉生产的镍粉呈链珠状；所得镍粉粒度一般在1μm以上，有较好的应用性能，特别适用于电极导电添加剂等领域。加拿大国际镍公司(INCO)和俄罗斯北方镍公司(Norisk)拥有镍的羰基法提取与加工技术，居于世界领先地位，羰基法生产技术具有成本低，产品纯度高、形貌与粒度易于调节等优点，但羰基镍属剧毒物质，设备要求高、控制难度大，加之羰基法生产镍粉技术一直为加拿大INCO公司垄断，国内也只是处于实验室研究阶段，国内都是处于研发阶段或者只能有公斤级样品，无法形成规模化生产，我国一直未能全面掌握，国内吨级以上的用户主要还是依赖于进口产品。

电解法以氯化镍或硫酸镍作电解液，以电解镍为阳极，石墨或不锈钢作阴极，在一定条件下电解生成电解镍粉，所得镍粉由于含氧量较高，需要在500℃左右用氢气还原后才能使用。雾化法是将金属镍熔融成液体，用高速气流使熔融态金属在雾化室内破碎雾化成微小液滴，最后迅速将液滴冷凝成固体粉末，得到雾化镍粉。其核心是控制气体对金属液流的作用，喷嘴设计是气体雾化的关键技术。电解法、雾化法制备的镍粉费氏粒度普遍在1.0μm以上，粒度较大，很难在催化剂领域及电池领域应用，存在工艺流程复杂、设备能耗高、环境污染严重、过程控制误差大等问题，且过程不易控制，导致粉末粒度及形貌不可控，致使产品性能的变化。

气相还原法是将镍金属溶液和含氧原子的碳氢化合物置于碳氢化合物正在燃烧的反应器中分解还原制备出超细镍粉。气相法主要包括金属丝电爆破法、羰基镍热分解法及蒸发-冷凝法。金属丝电爆破法制备的粉体粒度分布较宽，蒸-冷凝法生产效率低，颗粒易氧化且设备复杂，成本昂贵难以实现工业化。