一种组合物及其在制备α氢氧化镍中的应用
【专利摘要】本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种组合物及其在制备α氢氧化镍中的应用。本发明提供了一种组合物，所述组合物包括：钙盐、镍盐、可溶性磷酸盐和强碱，本发明还提供了上述组合物在制备α?Ni(OH)2中的应用。通过本发明提供的一种组合物，可以制备得到α?Ni(OH)2，经实验测定可得，通过本发明提供的一种组合物作为制备原料，可以得到纯α?Ni(OH)2。本领域技术人员都清楚地知道，本发明所提供的一种组合物中，各原料成本低廉，方便易得，解决了现有技术中，在制备α?Ni(OH)2的过程中，需使用含有Co、Al、Cu、Y、Yb等元素的盐作为合成原料，存在着制备成本高的技术缺陷。
【专利说明】
一种组合物及其在制备α氢氧化镇中的应用
技术领域
[0001]本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种组合物及其在制备α氢氧化镍中的应用。
【背景技术】
[0002]镍氢电池因其价廉、无污染和卓越的电化学性能受到广泛关注，氢氧化镍是镍氢电池重要的正极材料之一，它有α和β两种晶相，a-Ni(0H)2的理论比容量比β_ΝΗ0Η)2高60%，因此，a-Ni (OH)2的合成方法成为了镍氢电池材料制备领域的研究热点。
[0003]现有研究表明，用金属元素或稀土元素掺杂可以合成a-Ni(0H)2，已有相关报道，利用Co、Al、Cu、Y、Yb等元素掺杂可以制备得到a-Ni(OH)2。然而，现有技术中，在制备a-Ni(OH)2的过程中，需使用含有Co、Al、Cu、Y、Yb等元素的盐作为合成原料，存在着制备成本高的技术缺陷。
[0004]因此，研发出一种组合物及其在制备C1-Ni(OH)2中的应用，用于解决现有技术中，在制备€(-附(0!1)2的过程中，需使用含有0))1、01、￥、￥13等元素的盐作为合成原料，存在着制备成本高的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种组合物及其在制备a氢氧化镍中的应用，用于解决现有技术中，在制备a-Ni(0H)2的过程中，需使用含有Co、Al、Cu、Y、Yb等元素的盐作为合成原料，存在着制备成本高的技术缺陷。
[0006]本发明提供了一种组合物，所述组合物包括:钙盐、镍盐、可溶性磷酸盐和强碱。
[0007]优选地，以摩尔份计，所述组合物包括:钙盐0.005?0.15份、镍盐0.1?0.5份、可溶性磷酸盐0.002?0.04份和强碱0.1?I份。
[0008]优选地，所述组合物还包括:分散剂和酸碱缓冲物。
[0009]优选地，所述钙盐为硝酸钙和/或氯化钙。
[0010]优选地，所述镍盐选自:硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或多种。
[0011 ] 优选地，所述可溶性磷酸盐选自:磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠和磷酸氢二钾中的一种或多种。
[0012]优选地，所述强碱为氢氧化钾和/或氢氧化钠。
[0013]优选地，所述分散剂为吐温80和/或聚乙二醇。
[0014]优选地，所述酸碱缓冲物选自:碳酸钠、碳酸氢钠和/或氨水。
[0015]本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的组合物在制备Ct-Ni(OH)2中的应用。
[0016]综上所述，本发明提供了一种组合物，所述组合物包括:钙盐、镍盐、可溶性磷酸盐和强碱，本发明还提供了上述组合物在制备a-Ni(OH)冲的应用。通过本发明提供的一种组合物，可以制备得到a_Ni(0H)2，经实验测定可得，通过本发明提供的一种组合物作为制备原料，可以得到纯a_Ni(0H)2。本领域技术人员都清楚地知道，本发明所提供的一种组合物中，各原料成本低廉，方便易得，解决了现有技术中，在制备纯Ct-Ni(OH)2的过程中，需使用含有Co、Al、Cu、Y、Yb等元素的盐作为合成原料，存在着制备成本高的技术缺陷。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0018]图1为实施例1?4制得的产品I?4的XRD图谱；
[0019]图2为实施例1?4制得的产品I?4的FT-1R图谱。
【具体实施方式】
[0020]本发明提供了一种组合物及其在制备α氢氧化镍中的应用，用于解决现有技术中，在制备€(-附(0!1)2的过程中，需使用含有0))1、01、￥、￥13等元素的盐作为合成原料，存在着制备成本高的技术缺陷。
[0021]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]本发明的目的在于提供一种利用低溶度积Ca3(PO4)2制备纯α-氢氧化镍的方法。Ca元素具有外层满电子结构且价格低廉，研究发现，Ca2+掺杂后不但影响产物的化学成份和形貌，而且对提高材料的电化学性能有着重要的作用。但是，由于Ca(OH)2在水中具有较高的溶解度(Ksp = 5.5 X I O—6 )，在掺杂制备过程中很容易被水洗刷掉，然而Ca3 (PO4)2的溶解度(Ksp = 2.07 X 10—29)很小，能与Ni(OH)2共沉淀而使Ca2+离子得到有效掺杂，本发明通过添加P043—，与Ca2+离子结合生成难溶的Ca3(PO4)2,同时调控氢氧化钠用量成功制备出Ca2+掺杂纯C1-Ni(OH)2o
[0023]为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种组合物及其在制备α氢氧化镍中的应用，进行具体地描述。
[0024]实施例1
[0025]称取镍盐0.02mol溶于50ml的去离子水中，制得0.4mol/L的镍盐溶液I。称取钙盐
0.0Olmol，溶于50ml的去离子水中，制得0.02mol/L的钙盐溶液I。将镍盐溶液I与钙盐溶液I混合后，加入分散剂0.1g，搅拌，得第一产物I。
[0026]称取强碱0.04mol溶于10ml去离子水中，制得0.4mol/L的强碱溶液I。向强碱溶液I中加入0.25g可溶性磷酸盐和酸碱缓冲物，调节体系pH为9，搅拌，得第二产物I。
[0027]将第一产物I和第二产物I分别以每分钟25滴的速度滴入超声反应器中，滴加完毕后继续超声反应5h直至反应完全。超声反应的超声波功率为60W，超声反应的搅拌速度为600r/min，超声反应的温度为50°C。超声反应后，静置12h后洗涤过滤，收集沉淀后烘干至恒重，研磨得产品I。
[0028]本实施例中，镍盐为硝酸镍，钙盐为硝酸钙，强碱为氢氧化钠，可溶性磷酸盐为磷酸钠，分散剂为吐温80，酸碱缓冲物为氨水。
[0029]实施例2
[0030]称取镍盐0.02mol溶于50ml的去离子水中，制得0.4mol/L的镍盐溶液2。称取钙盐0.002mol，溶于50ml的去离子水中，制得0.04mol/L的钙盐溶液2。将镍盐溶液2与钙盐溶液2混合后，加入分散剂0.1g，搅拌，得第一产物2。
[0031 ] 称取强碱0.04mol溶于10ml去离子水中，制得0.4mol/L的强碱溶液2。向强碱溶液2中加入0.50g可溶性磷酸盐和酸碱缓冲物，调节体系pH为9，搅拌，得第二产物2。
[0032]将第一产物2和第二产物2分别以每分钟25滴的速度滴入超声反应器中，滴加完毕后继续超声反应5h直至反应完全。超声反应的超声波功率为60W，超声反应的搅拌速度为600r/min，超声反应的温度为50°C。超声反应后，静置12h后洗涤过滤，收集沉淀后烘干至恒重，研磨得产品2。
[0033]本实施例中，镍盐为硝酸镍，钙盐为硝酸钙，强碱为氢氧化钠，可溶性磷酸盐为磷酸钠，分散剂为吐温80，酸碱缓冲物为氨水。
[0034]实施例3
[0035]称取镍盐0.02mol溶于50ml的去离子水中，制得0.4mol/L的镍盐溶液3。称取钙盐0.003mol，溶于50ml的去离子水中，制得0.06mol/L的钙盐溶液3。将镍盐溶液3与钙盐溶液3混合后，加入分散剂0.1g，搅拌，得第一产物3。
[0036]称取强碱0.04mol溶于10ml去离子水中，制得0.4mol/L的强碱溶液3。向强碱溶液3中加入0.75g可溶性磷酸盐和酸碱缓冲物，调节体系pH为9，搅拌，得第二产物3。
[0037]将第一产物3和第二产物3分别以每分钟25滴的速度滴入超声反应器中，滴加完毕后继续超声反应5h直至反应完全。超声反应的超声波功率为60W，超声反应的搅拌速度为600r/min，超声反应的温度为50°C。超声反应后，静置12h后洗涤过滤，收集沉淀后烘干至恒重，研磨得产品3。
[0038]本实施例中，镍盐为硝酸镍，钙盐为硝酸钙，强碱为氢氧化钠，可溶性磷酸盐为磷酸钠，分散剂为吐温80，酸碱缓冲物为氨水。
[0039]实施例4
[0040]称取镍盐0.02mol溶于50ml的去离子水中，制得0.4mol/L的镍盐溶液4。称取钙盐0.004mol，溶于50ml的去离子水中，制得0.08mol/L的钙盐溶液4。将镍盐溶液4与钙盐溶液4混合后，加入分散剂0.1g，搅拌，得第一产物4。
[0041 ] 称取强碱0.04mol溶于10ml去离子水中，制得0.4mol/L的强碱溶液4。向强碱溶液4中加入1.0Og可溶性磷酸盐和酸碱缓冲物，调节体系pH为9，搅拌，得第二产物4。
[0042]将第一产物4和第二产物4分别以每分钟25滴的速度滴入超声反应器中，滴加完毕后继续超声反应5h直至反应完全。超声反应的超声波功率为60W，超声反应的搅拌速度为600r/min，超声反应的温度为50°C。超声反应后，静置12h后洗涤过滤，收集沉淀后烘干至恒重，研磨得产品4。
[0043]本实施例中，镍盐为硝酸镍，钙盐为硝酸钙，强碱为氢氧化钠，可溶性磷酸盐为磷酸钠，分散剂为吐温80，酸碱缓冲物为氨水。
[0044]实施例5
[0045]本实施例为测定产品I?4的XRD图谱的具体实施例。
[0046]测定产品I?4的XRD图谱，所得实验结果可参阅图1。图1中，A、B、C、D、E依次为:A为实施例1制得的产品I，B为实施例2制得的产品2，C为实施例3制得的产品3，D为实施例4制得的产品4，E为β-ΝΚ0Η)2。
[0047]从图1中可以看出，产品4的衍射峰与Ct-Ni(OH)2的特征峰相一致(JCPDS-38-0715)，说明产品4为纯a-Ni(0H)2。表明通过实施例4所制得的产品4为纯a-Ni(0H)2。
[0048]由图1还可以看出，产品I?产品3的衍射峰既出现了Ct-Ni(OH)2特征的峰也出现了β-Ni (0H) 2特征的峰(JCPDS-14-0117 )，表明产品I?产品3均为α/β-Ni (0H) 2混合相结构，但混合相中的a-Ni (OH)2含量随Ca2+掺杂比例的增加而增大。
[0049]实施例6
[0050]本实施例为测定产品I?4傅里叶红外光谱(FT-1R)的具体实施例。
[0051]测定产品I?4的FT-1R图谱，所得实验结果可参阅图2。图2中，A、B、C、D、E依次为:A为实施例1制得的产品I，B为实施例2制得的产品2，C为实施例3制得的产品3，D为实施例4制得的产品4，E为β-ΝΚ0Η)2。
[0052 ]从图2中可以看出，产品4在波数3430cm—1处出现特征峰，本领域技术人员可清楚查阅得到，在波数3430cm—1的特征峰为Ct-Ni(OH)2的特征峰。图2中还可以清楚地看到，产品4并未在波数3640cm—1处出现P-Ni(OH)2的特征峰。说明通过实施例4所制得的产品4，为纯a-Ni(OH)2o
[0053]由图2中可见，产品I?产品3在波数3640cm—1和3430cm—1处分别出现了表征β-Ni(0H)2和a-Ni (0H)2特征的吸收峰，并且产品I?产品3在波数3640cm—1的峰强依次减弱，表明产品I?产品3为a / β - N i (O H) 2混合相结构，且随着C a2+离子掺杂浓度的增加，产品中β - N i(OH)2含量逐渐减少，当Ca2+离子浓度达20%时，产品4为纯Ct-Ni(OH)2结构。
[0054]实施例7
[0055]本实施例为测定产品I?4电镜结构的具体实施例。
[0056]在电子显微镜下观察产品4的结构，从电镜中可以观察到，产品4的粒子为花瓣片状结构，厚度约在1nm左右。
[0057]在电子显微镜下观察产品I?产品3的结构，所得结果与产品4类似，都为花瓣片状结构，但随着掺杂量的增加，产品I?产品4的粒子逐渐减小，产品4的纯α-Ni (OH) 2结构的颗粒最小。
[0058]通过实施例5?实施例7可以得出，通过本发明提供的技术方案，可以制得含量较高的a-Ni (OH)2，尤其是产品4，可以得到纯相的a-Ni (OH)2。
[0059]综上所述，本发明提供了一种组合物，所述组合物包括:钙盐、镍盐、可溶性磷酸盐和强碱，本发明还提供了上述组合物在制备Q-Ni(OH)2中的应用。通过本发明提供的一种组合物，可以制备得到a_Ni(0H)2，经实验测定可得，通过本发明提供的一种组合物作为制备原料，可以得到a_Ni(0H)2。本领域技术人员都清楚地知道，本发明所提供的一种组合物中，各原料成本低廉，方便易得，解决了现有技术中，在制备纯Ct-Ni(OH)2的过程中，需使用含有Co、Al、Cu、Y、Yb等元素的盐作为合成原料，存在着制备成本高的技术缺陷。
[0060]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种组合物，其特征在于，所述组合物包括:钙盐、镍盐、可溶性磷酸盐和强碱。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以摩尔份计，所述组合物包括:钙盐0.005?0.15份、镍盐0.1?0.5份、可溶性磷酸盐0.002?0.04份和强碱0.1?I份。3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括:分散剂和酸碱缓冲物。4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述钙盐为硝酸钙和/或氯化钙。5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述镍盐选自:硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述可溶性磷酸盐选自:磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠和磷酸氢二钾中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述强碱为氢氧化钾和/或氢氧化钠。8.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述分散剂为吐温80和/或聚乙二醇。9.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述酸碱缓冲物选自:碳酸钠、碳酸氢钠和/或氨水。10.一种包括权利要求1至9任意一项所述的组合物在制备α-Ni (OH)2中的应用。
【文档编号】H01M10/30GK106025265SQ201610556173
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】简修文, 朱燕娟, 李文华, 冯祖勇, 赵腾起, 张伟, 罗莉
【申请人】广东工业大学