专利名称：纳米β相复合氢氧化镍的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米β相复合氢氧化镍的工艺。属新材料领域。
纳米材料具有大的比表面积、低的表面势垒、高的质子扩散系数和低的电化学阻抗，纳米氢氧化镍的质量电化学容量高，快速充放电性能好，是高性能电极材料的选择之一。但纳米材料团聚严重，振实密度低。纳米氢氧化镍振实密度仅0.5g/cm3～0.8g/cm3，不能直接作电极材料。现有一种方法，通过二次造粒制成纳米粒子堆聚物，可提高纳米材料的振实密度。
本发明的工艺与现有工艺不同。
本发明的目的在于提出一种纳米β相复合氢氧化镍的工艺。这是一种纳米粒子的填隙技术和二次成型工艺，可将纳米β相氢氧化镍粉末直接用作镍电极材料。
本发明的特征是将纳米粒子填充到微米球型氢氧化镍颗粒之间的空隙中，然后用二次成型工艺制成纳米β相复合氢氧化镍电极。本发明的特征还在于所使用的纳米β相氢氧化镍是球型或针状的，晶格结构较完整，纳米粒子与微米粒子的尺寸比为0.1％～0.2％，纳米粉与微米粉的质量比为5％～20％。
β相氢氧化镍的理论密度可达4.15g/cm3，但目前优良的球型微米氢氧化镍振实密度仅为2.0g/cm3～2.2g/cm3。平均粒径10微米的球型氢氧化镍压实后，颗粒之间的孔隙尺寸仍可达0.5微米以上。这些大孔隙通常会导致有害的电化学性能。我们采用小粒子填充大空隙的工艺，不仅可以减少微米颗粒之间的大空隙，改善电化学性能，而且还能大幅度提高微米球型氢氧化镍的压实密度。为了实现本发明的工艺，有效填充大空隙，控制纳米粒子的形貌、尺寸、分散度以及纳米粉与微米粉的质量配比和尺寸配比是关键。由于分散良好的纳米球型粒子游动性好，对微米球型粒子其着润滑作用，而控制一定的质量配比和尺寸配比是为了控制压实时，纳米β相复合氢氧化镍电极材料的空隙率。质量配比过大或尺寸配比失调，会使纳米粒子过于密实，纳米颗粒之间的空隙过小，限制活性物质渗滤速率，降低电化学容量和性能。
本发明设计的工艺参数纳米氢氧化镍为β相，晶格结构较完整，呈球型，平均粒径5纳米～20纳米，纳米粒子与微米颗粒尺寸配比为0.1％～0.2％，纳米粉末与微米粉末质量配比为5％-20％。
本发明提供的二次成型工艺是将纳米β相复合粉末经两次不间断加压成型，第一次用较小压力(m)加压一定时间，然后将压力升高(M)进行加压一定时间。我们采用m为2Mpa,M为5-20 Mpa，每次加压时间均为1分钟。
实例纳米氢氧化镍为β相，晶格结构较完整，呈球型，平均粒径10纳米，微米粉为田中化学公司的产品，球型β相，平均粒径10微米，振实密度2.2g/cm3；纳米粉与微米粉质量配比为8％，经搅拌混匀并制成电极。用m为2Mpa,M为10Mpa，压力每次加压一分钟成型，得到纳米β相复合氢氧化镍电极，压实密度是对应微米球型氢氧化镍电极在同等条件下压实密度的1.7倍，即纳米β相复合氢氧化镍在M为10Mpa二次成型压力下，其压实密度达3.0g/cm3以上。本发明工艺制造的纳米β相复合氢氧化镍电极材料具有快速充放电特性，其体积电化学容量比相应微米球型氢氧化镍电极材料提高20％以上，具有实用价值。
权利要求
1.一种纳米β相复合氢氧化镍的工艺。
2.如权利要求1所述的纳米β相复合氢氧化镍由纳米β相球型或针状氢氧化镍与微米球型氢氧化镍组成。
3.如权利要求2所述的纳米β相球型氢氧化镍平均粒径5纳米～10纳米。
4.如权利要求2所述的纳米β相球型氢氧化镍与微米球型氢氧化镍的质量配比为5％～20％。
5．如权利要求2所述的纳米β相球型氢氧化镍与微米球型氢氧化镍的平均粒径比为0.1％～0.2％。
6.如权利要求1所述的纳米β相复合氢氧化镍电极成型加压工艺是不间断二次成型法，先用一个较小恒定压力加压一定时间，然后连续将压力加大到另一个恒定值再加压一定时间。
全文摘要
本发明涉及一种纳米β相复合氢氧化镍的工艺。将分散良好的纳米β相球型或针状氢氧化镍与微米球型氢氧化镍按一定质量比例和一定尺寸比例混合均匀,配制成纳米β相复合氢氧化镍电极材料,用不间断二次成型法成型。本发明的特征在于纳米β相氢氧化镍是球型或针状的,而微米氢氧化镍是球型的,纳米粉与微米粉按一定质量比和一定粒径比配制;本发明的特征还在于二次成型法。采用本发明的工艺制备的纳米β相复合氢氧化镍压实密度可达3.0g/cm
文档编号H01M4/52GK1313245SQ0110969
公开日2001年9月19日 申请日期2001年3月20日 优先权日2001年3月20日
发明者李道火, 张红兵, 张大刚, 徐军利 申请人:北京科海迈迪生物技术有限责任公司