[发明专利]一种钴包覆纳米α-氢氧化镍的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源材料技术领域，具体涉及一种钴包覆纳米α-氢氧化镍的制备方法。钴包覆纳米α-氢氧化镍可用作Ni/Zn、Ni/MH及Ni/Fe等绿色环保二次镍基碱性电池，特别是镍基碱性动力电池的正极活性材料。

背景技术

常见的Ni/Zn、Ni/MH及Ni/Fe等二次镍基碱性电池，其正极材料都是以β-晶体结构的氢氧化镍或者以掺杂了Co、Cd、Mn、Ag等元素的化合物掺杂的球形β-氢氧化镍为活性物质的，或者掺杂改性的α-氢氧化镍(如中国专利申请号00123599.0、01129615.1、01109694.2、200510027345.7、200510027346.1、201010243716.6等)。这种镍电极活性材料主要存在以下几个方面的不足：

第一，球形β-氢氧化镍是一种导电性能非常差的半导体，由β-氢氧化镍作为活性物质所制造的电池电极的导电性能很差，活化后的电极活性物质由于自身的导电能力差而影响了电极的放电性能、充放电效率及活性物质的利率用率。传统镍基碱性电池充放电效率约为35～55％，正极活性物质的利用率最高也只有80％左右。

第二，以球形β-Ni(OH)₂正极活性物质所制造的镍正极，在活化之后的正常充电态为β-NiOOH，因此β-Ni(OH)₂电极充放电过程也被称为β/β循环。β/β循环过程最多可利用的电子只有0.8个，因此，其电化学循环过程球形β-Ni(OH)₂制造的镍正极的放电比容量较低，最高值约为230mAh/g，只有锌负极比容量(约为400mAh/g)的50％左右，这种锌/镍电池的正、负极容量的十分不匹配，在生产电池时要用到较多的Ni(OH)₂正极活性物质，负极氧化锌活性物质用量则相对较少，使得所制造的电池质量比容量、体积比容量以及质量比能量、体积能量都较低。

第三，用球形β-Ni(OH)₂制作的镍正极，在充放电循环过程中容易产生过充电从而导致电极的膨胀、变形，进而缩短电池的循环使用寿命。

第四，以球形β-Ni(OH)₂制造的电极的析氧过电位相对较低，充电过程中正极较容易析出氧气，从而降低了电池的充电电流效率，同时会引起电池的气胀，导致电池变形、使用寿命缩短，或产生过量气体可能导致电池爆炸而引起使用安全问题。

近些年来不少研究者试图通过制备改性α-氢氧化镍来克服上述的缺点，中国专利申请号00123599.0、01129615.1、01109694.2、200510027345.7、200510027346.1、201010243716.6等发明专利申请分别公开了一种球形α-氢氧化镍、一种纳米α-氢氧化镍、一种纳米α-氢氧化镍及其制备方法、水热法制备α相氢氧化镍的方法微波水热法制备α相氢氧化镍的方法以及一种银掺杂纳米氢氧化镍正极材料的制备方法等。但是，上述专利除了大都存在其各自的缺陷之外，它们还存在许多共同的不足。如：第一，所制备的α相氢氧化镍密度较小，从而影响电池的体积放电比能量和放电比功率，难以达到动力电池所要求的高比能、量高比功率的要求；第二，所公开的技术的掺杂元素的含量及掺入杂质的量较难以控制，因为其合成工艺步骤、流程及设备相对较为复杂和要求较高，从而导致实际合成过程中杂质元素种类、含量等不确定因素较多，难以实现规模化工业生产；第三，掺入的非活性杂质不仅降低了活性物质的实际容量，而且会直接降低电极放电比容量，从而影响电池的充放电性能；第四，以公开技术所制备的α-氢氧化镍为正极活性物质所制造电极的放电容量较低，最高的比容量值为340mAh/g(中国专利01129615.1实施例一)，只有单纯α-氢氧化镍电极理论质量比容量578mAh/g的59％左右。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是在于提供了一种钴包覆纳米α-氢氧化镍的制备方法，该方法操作简便、工艺化学原理成熟，且所用的原材料都为无环境污染或低环境污染的材料，制得的材料作为镍基碱性电池正极材料利用效率较高、所制造的电池具有较高的比能量和较高的比功率，循环使用寿命长，并且能够大功率、大电流放电，特别适用于制造动力电池。

本发明就是通过如下技术方案来实现，

一种钴包覆纳米α-氢氧化镍的制备方法，其步骤是：