[发明专利]一种碱性二次电池用含碳球形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含碳球形氢氧化镍复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将硅源前驱溶液和碳源前驱溶液混合均匀，得到碳源‑硅源混合溶液；加入胶体晶体混合，碳化，得到多孔纳米碳材料；(2)将氯化镍、硫酸钆、硫酸钴和去离子水配制成混合溶液；(3)混合多孔纳米碳材料和镍盐混合溶液；(4)在混合液中加入氢氧化钠溶液，搅拌反应，将所得沉淀陈化，洗涤至中性，干燥，即为成品含碳球形氢氧化镍复合材料。本发明制备的碱性二次电池用球形氢氧化镍材料，大大提高了其导电性和循环稳定性，在用于碱性二次电池时，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领域，尤其涉及一种碱性二次电池用含碳球形氢氧化镍复合材料的制备方法。

背景技术

随着科技的进步，人们对可移动能源的需求越来越强烈，特别是对于纯电动交通工具的要求随着石油及环境危机的加剧而不断加强。目前能否突破价格低廉、安全、环境友好、性能优越的二次化学电源技术已是制约纯电动交通工具发展的瓶颈。碱性氢镍电池因其能量密度高、循环寿命长、可快速充放电、无记忆效应、无污染等优异的综合特性，被誉为首选的电动车用动力蓄电池。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。氢氧化镍是一种具有半导体性质的材料，其颗粒内部和颗粒之间的电阻很大，导致氢氧化镍作为活性物质组装电池的性能不是很理想。

目前，研究人员主要通过对其正极活性材料氢氧化镍进行内部金属离子取代掺杂，对其表面进行包覆等手段来进一步提高氢镍电池的性能，其主要作用是增强其导电性、提高析氧电位、改善高温充放电效率等。然而，在大电流充放电条件下，电化学反应主要集中在氢氧化镍颗粒的表层进行，因氢氧化镍的电阻很大，其颗粒内部深处的的活性物质在此种条件下很难得到充分的利用，因而充放电的比容量降低。

为了进一步完善MH/Ni电池的性能，在对其正极活性材料Ni(OH)2的改进过程中，研究人员一方面是在成熟的球形氢氧化镍基础上，通过对其进行内部掺杂、表面修饰等手段来改善其性能，另一方面则是通过制备不同尺寸、形貌的新型的氢氧化镍来提高其性能。

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含碳球形氢氧化镍复合材料的制备方法，使用该方法制备的球形氢氧化镍材料，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含碳球形氢氧化镍复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备多孔纳米碳材料

称取间苯二酚和甲醛混合均匀，再加入去纯净水混合均匀，得到碳源前驱溶液；称取正硅酸乙酯和甲醇、纯净水、硫酸混合均匀，得到硅源前驱溶液，其中，正硅酸乙酯和甲醇、纯净水、硫酸质量之比为3:1-2:1-2:0.2-0.3，硫酸浓度为2-3mol/L；然后将上述硅源前驱溶液和上述碳源前驱溶液以质量比为1：3-5混合均匀，得到碳源-硅源混合溶液；将平均粒径为200-300纳米，微球球壁厚度为30-50纳米的中空聚苯乙烯微球干燥，得到胶体晶体；将得到的碳源-硅源混合溶液加入所述胶体晶体混合均匀，然后密封，室温下放置50-60小时，将制得的产物在90-100℃干燥，然后置于高温炉中碳化，以0.2-0.3L/分钟的速度通入氦气保护，以升温速率为3-5℃/min升温至130-150℃，烘干2-3小时，然后升温至500-600℃保温4-5小时，在升温至900-1000℃碳化3-4小时然后通入二氧化碳进行活化，得到多孔纳米碳材料；

(2)制备镍盐混合溶液

将氯化镍、硫酸钆、硫酸钴和去离子水配制成混合溶液，其中镍离子浓度为1-2mol/L、钆离子浓度为0.05-0.1mol/L、钴离子浓度为0.03-0.05molg/L；

(3)混合多孔纳米碳材料和镍盐混合溶液