专利名称：：一种碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍及其制备方法
技术领域：
：本发明属于碱性二次电池材料
技术领域：
，特别是涉及一种碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍及其制备方法.
背景技术：
：近些年来，随着电动汽车及移动通讯的发展，人们对电池的髙功率性能、高温性能及髙电池容量等综合性能也提出了越来越髙的要求.作为碱性二次电池，氢氧化亚镍已广泛应用于其正极材料中，如镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池等.目前公认的能够提髙电池髙温性能的方法是在电池活性物质中添加三氧化二钇等物质或在掺杂钴、锌或镉等元素、平均粒径为20Mffl左右的球形氢氧化亚镍颗粒表面包覆一层氢氧化钇，以此来提髙电池正极的析氧电位.但是由于三氧化二钇和氢氧化钇都是不导电的非活性物质，因此加入这些物质后降低了电池的高容量和髙功率性能，釆用纳米氢氧化亚镍因其具有非常高的比表面而使制成的电池具有优异的髙功率性能.但是由于纳米材料易于团聚、成本髙昂、在电池充放循环过程中容易粉化而不能广泛应用于碱性二次电池正极材料.
发明内容本发明为解决现有技术中存在的问题，而提供了一种既可提髙电池髙温性能的同时，又可提高电池容量和功率性能的碱性二次电池正极材料中氩氧化亚镍及其制备方法.本发明为解决公知技术中存在的技术问题所釆用的技术方案是碱性二次电池正极材料中氳氧化亚镍，其特点是所述氢氧化亚镍的颗粒粒径为100nmlnm之间。碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特点是包括以下制备过程1)将容器中80120X:的镍盐、钴盐、锌盐的混合溶液与601201C的尿素溶液混合后稀释，温度保持至901201C,维持0.55小时形成反应体系；2)将801201C的钇盐溶液倒入反应体系中，混合后温度保持至90120继续反应0.5~5小时，收集固体生成物，抽滤、洗涤并烘干成亚微米颗粒;其中镍盐、钴盐、锌盐质量比为20~80:1~5:2~5;尿素与镍盐+钴盐+锌盐质量比为1:1~5;钇盐与尿素+镍盐+钴盐+锌盐质量比为1:10~15.本发明还可以采用如下技术措施来实现碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特点是所述镍盐、钴盐、锌盐、钇盐为硫酸盐、硝酸盐或氯化物.碱性二次电池正极材料中氫氧化亚镍的制备方法，其特点是所述硫酸盐包括硫酸镍、硫酸钴、硫酸锌、硝酸钇.碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特点是所述氢氧化亚镍颗粒内部Ni2+由Co"、Zn2+和y3+部分取代，颗粒表面由氣氣化钇包覆.碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特点是所述Ni2+和Co"的摩尔比为5:0.05~5:1，Ni'+和Z,的摩尔比为5:0.1~5:2，Ni'+和Y3+的摩尔比为5:0.1~5:2.碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特点是所述反应中镍元素和尿素的摩尔比为1:2-1:5.碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特点是所述容器为反应釜.碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特点是所述1)中混合溶液为在反应釜中搅拌溶解并加热到85~95匸硫酸镍、硫酸钴、硫酸锌和二次去离子水的溶液；所述稀释为溶液在加入85~9510尿素溶液后，继续加入85951C的二次去离子水，搅拌加热至100土1X:，维持半小时；所述2)中钇盐为硝酸钇，反应时间1.5小时；所述洗涤为用蒸馏水洗至滤液pH值呈中性，然后用无水乙醇洗涤35次后，在701C下烘干；所述亚微米颗粒为粒径100nnwlnm之间单分散浅绿色颗粒.本发明具有的优点和积极效果是在提髙电池髙温性能的同时使电池的髙功率性能得以提髙.此外，由于该材料粒径处于100inlnm之间的亚微米级，既避免了纳米材料易于粉化的问题，又可以填充正极材料中球形氢氧化亚镍颗粒之间的空隙使电池的容量得到提髙，大大提髙了电池的综合性能.图1是本发明实施例氢氧化亚镍颗粒放大2000倍SEM图像；图2是本发明实施例氢氧化亚镍颗粒放大10000倍SEM图像；图3是本发明比较例中普通球形氢氧化亚镍颗粒放大2000倍SEM图像；图4是本发明比较例中普通球形氢氧化亚镍颗粒放大10000倍SEM图像.具体实施例方式为能进一步说明本发明的
发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参照图l-图4:实施例将分析纯的1334g硫酸镍、33g硫酸钴、61g硫酸锌和二次去离子水的混合溶液在反应釜中搅拌溶解并加热到90X:，将已经加热到901C的尿素溶液加入到反应釜中，尿素的质量为900g。增加已经加热到901C的二次去离子水至总溶液达到7L.搅拌加热至100士liC后继续加热半小时后加入含硝酸钇192g的硝酸钇溶液，在该温度下继续反应1.5小时.抽滤，用蒸馏水洗涤至滤液pH值呈中性，然后用无水乙醇洗涤35次后，在701C下烘干至恒重.生成的颗粒为单分散浅绿色颗粒.对该颗粒进行如图1和图2SEM测试.将上述制备的氢氧化亚镍替代部分普通球形覆钴氢氧化亚镍作为正极活性物质材料，制备电池正极板.在电池正极板中上述制备的氢氧化亚镍与普通球形覆钴氢氧化亚镍的重量比为1:9.釆用储氢合金粉作为负极活性物质制备负极板.装配D型8Ah镍氢电池.测试电池性能.比较例普通球形氢氧化亚镍颗粒进行如图3和图4的SEM测试.完全采用普通球形覆钴氢氧化亚镍作为正极活性物质，制备电池正极板.其他工艺与实施例完全相同.测试电池性能.实施例与比较例的性能对比如下图l和图3进行比较，可以看出根据本发明所述方法制备的氢氧化亚镍颗粒大小一致，粒径比普通球形氢氧化亚镍颗粒小，可以很好的填充到普通球形氩氧化亚镍的缝隙，增加电池的容量。图2和图4进行比较，可以看出根据本发明所述方法制备的氢氧化亚镍颗粒表面呈褶皱状，具有非常大的比表面.含有该材料的电池正极真实表面积会很大，有利于电池在髙倍率下充放电.实施例和比较例的电池分别以30C、240A放电10秒，测试其放电0.1秒的峰值功率密度和放电l.O秒、3.0秒、5.0#和10.0秒的平均功率密度，并测试其以15C、120A，放电5秒的直流内阻.测试结果列表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表中数据可见，实施例中材料制成电池的各项指标都优于比较例电池.说明采用本发明所述方法制备的氢氧化亚镍颗粒作为正极活性物质添加剂会极大地提髙电池的高功率性能、高温性能和髙容量.权利要求1.一种碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍，其特征在于所述氢氧化亚镍的颗粒粒径为100nm～1μm之间。2.碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于包括以下制备过程1)将容器中80~120匸的镍盐、钴盐、锌盐的混合溶液与60-120TC的尿素溶液混合后稀释，温度保持至90120X:,维持0.5~5小时形成反应体系；2)将801201C的钇盐溶液倒入反应体系中，混合后温度保持至90~120t;，继续反应0.5~5小时，收集固体生成物，抽滤、洗涤并烘干成亚微米颗粒;其中镍盐、钴盐、锌盐质量比为20~80:l-5:2~5;尿素与镍盐+钴盐+锌盐质量比为1:1~5;钇盐与尿素+镍盐+钴盐+锌盐质量比为1:10~15.3.根据权利要求2所述碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于所述镍盐、钴盐、锌盐、钇盐为硫酸盐、硝酸盐或氣化物.4.根据权利要求3所述碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于所述硫酸盐包括硫酸镍、硫酸钴、硫酸锌、硝酸钇.5.根据权利要求2所述碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于所述氩氧化亚镍颗粒内部Ni2+由Co"、Zn"和Y"部分取代，颗粒表面由氢氧化钇包覆.6.根据权利要求5所述碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于所述Ni"和Co'+的摩尔比为5:0.055:1，Ni"和Z,的摩尔比为5:0.1~5:2，Ni'+和Y"的摩尔比为5:0.1~5:2.7.根据权利要求2所述碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于所述反应中镍元素和尿素的摩尔比为1:21:5.8.根据权利要求2所述碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于所述容器为反应釜.9.根据权利要求2或8所述碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍的制备方法，其特征在于所述1)中混合溶液为在反应釜中搅拌溶解并加热到85~95"C硫酸镍、硫酸钴、硫酸锌和二次去离子水的溶液；所述稀释为溶液在加入、85-951C尿素溶液后，继续加入8595"C的二次去离子水，搅拌加热至100士1"C，维持半小时；所述2)中钇盐为硝酸钇，反应时间1.5小时；所述洗涤为用蒸馏水洗至滤液PH值呈中性，然后用无水乙醇洗涤3~5次后，在70C下烘干；所述亚微米颗粒为粒径100nmlnm之间单分散浅绿色颗粒.全文摘要本发明属于碱性二次电池正极材料中氢氧化亚镍及其制备方法，所述氢氧化亚镍的颗粒粒径为100nm～1μm之间；制备过程1)将80～120℃的镍盐、钴盐、锌盐的混合溶液、尿素溶液混合后稀释，保持至90～120℃，维持0.5～5小时形成反应体系；2)将80～120℃的钇盐溶液倒入反应体系中，保持至90～120℃，继续反应0.5～5小时，抽滤、洗涤并烘干成亚微米颗粒。采用上述方法制得的氢氧化亚镍具有颗粒小、比表面积大的优点。将该材料掺杂在普通球形氢氧化亚镍中作为碱性二次电池的正极材料制成电池，在保证大容量基础上，提高了电池的高功率性能和高温性能，可广泛应用于镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池中。文档编号H01M4/52GK101420033SQ20071005999公开日2009年4月29日申请日期2007年10月24日优先权日2007年10月24日发明者健张,雄张,李建凤,琳樊,王琳霞申请人:中国电子科技集团公司第十八研究所