[发明专利]一种镍系电池正极活性材料及其制备方法和一种镍系电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种镍系电池正极活性材料及其制备方法和一种镍系电池。

背景技术

近年来，由于工业化程度越来越高，能源、环保和可持续发展等问题摆在政府和民众面前，并引起高度关注。镍氢电池作为二次电池由于具有高比能量、高循环性能、高安全性，而且成本低、绿色环保，所以在国民经济、国防建设和我们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。其应用范围日益广泛，小功率的有数码产品，中等功率的有电动工具，高温大功率的有纯电动汽车、混合动力电动汽车等。在应急灯及某些高温使用条件领域，需要电池能在高温下有较高的充放电效率，而现有的技术很难满足客户的要求；

现有技术中开始在常规球形氢氧化镍表面形成包覆层，例如CN101357781A中公开了一种高温镍电池用球形氢氧化镍，通过在氢氧化镍表面包覆难溶性金属氟盐，例如氟化钙；CN101357780A中公开了一种高温镍电池用球形氢氧化镍，通过在氢氧化镍表面包覆难溶性磷酸金属盐，例如磷酸钙。但是在球形氢氧化镍表面包覆磷酸钙或氟化钙，其包覆不致密，仍然存在电池内部自放电过程，电池容量和高温性能仍然较差。另外，该包覆过程采用化学方法，方法复杂，条件苛刻。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种镍系电池正极活性材料及其制备方法和一种镍系电池，该制备方法通过在球形氢氧化镍表面包覆碳酸钙致密层，使得含有正极活性材料的镍系电池高温充放电效率、每克正极活性材料容量发挥明显提高，显著提高镍系电池的高温充放电效率。

基于上述目的，本发明提供的一种镍系电池正极活性材料的制备方法，包括以下步骤：将球形氢氧化镍、氢氧化钙和水混合，搅拌，同时通入二氧化碳气体，使球形氢氧化镍的表面包覆一层碳酸钙，得到所述镍系电池正极活性材料。

在本发明中，优选的，所述球形氢氧化镍、氢氧化钙和水的质量比为100：0.5～10：100。

本发明中，进一步优选的，所述球形氢氧化镍、氢氧化钙和水的质量比为100：0.5：100。

本发明中，优选的，所述搅拌的时间为3.5～4.5h，直至溶液为弱酸性为止。

在本发明中，弱酸性指的是在常温下pH在4-7范围内。

在本发明中，氢氧化钙用于包覆球形氢氧化镍，并在后期转化为碳酸钙，实现球镍表面难溶性盐的包覆，避免正极被还原。同时水用于溶解微量的氢氧化钙，使氢氧化钙与球形氢氧化镍混合均匀，水的用量不宜过高，否则后续工艺时间较长，水的用量也不宜过低，否则其溶解的氢氧化钙含量太少，难以实现致密包覆。优选的，球形氢氧化镍、氢氧化钙和水的质量比为100：0.5～10：100，进一步优选的，球形氢氧化镍、氢氧化钙和水的质量比为100：0.5：100。

在本发明中，对球形氢氧化镍、氢氧化钙和水的混合体系进行搅拌，使球形氢氧化镍与氢氧化钙混合均匀，使氢氧化钙在球形氢氧化镍表面形成均匀包覆，搅拌的同时通入二氧化碳，使氢氧化钙转化为碳酸钙，将得到碳酸钙致密均匀包覆的球形氢氧化镍，即本发明提供的镍系电池正极活性材料。向混合体系中通入二氧化碳的时间不易过长，直至溶液为弱酸性即可，以防止二氧化碳过量生成碳酸氢钙，降低包覆层的致密度。

在本发明镍系电池正极活性材料的制备方法中，不需要对混合体系进行加热、过滤滤渣和烘烤，制备方法简单，易于实施。

进一步的，本发明还提供了一种镍系电池正极活性材料，根据所述的镍系电池正极活性材料的制备方法制备得到。

本发明通过将碳酸钙致密层包覆于球形氢氧化镍表面，即使镍系电池负极产生氢气，由于球形氢氧化镍具有致密的碳酸钙包覆层，因此氢气不会直接接触球形氢氧化镍，也不会还原正极活性材料，能有效提高镍系电池的高温性能。

进一步的，本发明还提供了一种镍系电池，包括钢壳，所述钢壳内设有由正极、负极和隔膜组成的极组，在钢壳内注入电解液；正极采用的活性材料为本发明提供的镍系电池正极活性材料。

在本发明中，正极包括正极基体和涂覆于所述正极基体上的正极材料，正极基体可以为本领域常规的基体，例如泡沫镍(面密度280-450g/m²)，正极材料包括正极活性材料、导电剂和粘合剂，正极活性材料为本发明所制备的镍系正极活性材料，导电剂为氧化亚钴，粘合剂为PTFE乳液。