专利名称：泡沫镍原位制备Ni(OH)<sub>2</sub>的镍氢电池正极材料的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种镍氢电池正极材料的制备方法。具体地说是一种镍氢电池领 域的一种泡沫镍原位制备的M (OH)2正极材料的制备方法。
背景技术：
能源在人类社会中占据了十分重要的地位，在社会发展进程中，不断重复着能源 危机与新能源的发现这一过程。化学电源是将化学能转化为电能的装置，是所有能源转化 中效率最高的。以Ni(OH)2作为正极活性物质的碱性二次可充电池，在蓄电池家族中占有 很重要的地位，它包括镉/镍(Cd/Ni)、氢/镍(H/Ni)、金属氢化物/镍(MH/Ni)和锌/镍 (Zn/Ni)电池等品种，其中目前以MH/Ni为主流。镍氢电池是以Ni (OH)2电极做正极，贮氢合金做负极，KOH水溶液做电解液的碱性 蓄电池。电位变化时，镍电极具有脱、嵌质子的能力，而贮氢合金则具有吸、放氢的功能，镍 氢电池正是综合利用上述两种方式来实现充、放电过程。充、放电时，正、负极及电池反应镍正极
Ni(OH)2 + OH" NiOOH + H2O + e"(1)合金负极 M + H2O + e" ^^ MH + OH"(2)电池反应
Ni(OH)2 + M MH + NiOOH(3)式中M代表贮氢合金，MH代表金属氢化物。目前MH/Ni电池通常采用正极限制容量、负极过量的制备工艺，因此改进Ni (OH)2 电化学性能已成为MH/M电池发展的关键。Ni(OH)2的制备方法有很多种，例如化学沉 淀法、粉末金属法和电解合成法等。传统上，无论采用那一种方法制备Ni (OH)2,都需将 先Ni (OH)2与活性炭和粘结剂混合，再压制到导电载体泡沫镍上。这样做不但活性催化 物质的利用率低，而且在大电流放电时很容易出现液相传质为电极反应的控制步骤，此外 Ni(OH)2与泡沫镍的连接也不紧密，接触电阻大，严重地影响了电池的性能。具体可参见 文献 Acharya R, Subbaiah T, Anand S et al. Ni (OH) 2particles synthesized by high energy ball milling. Materials Chemistry and Physics, 2003,81 :45_49P，以及谢德明， 刘昭林.MH/Ni电池用泡沫式镍正极的进展.电池，1998，观(3) :135-138页。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备方法简单，电池容量高，循化性能好的泡沫镍原 位制备Ni (OH)2的镍氢电池正极材料的方法。本发明的目的是这样实现的先将在0. 4-0. 6mo 1 · L^1Ni (NO3) 2和质量百分比 28-32 %的氨水溶液混勻，连续搅拌10-15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液，将镍氨配合物溶液在90°C下预热2小时，再放入Hem2的泡沫镍，80_95°C温度下加热10-15小时，取出 泡沫镍，在电炉中200-250°C温度下烧结2-3小时，得到泡沫镍原位生长的Ni (OH)2,所述泡 沫镍的比表面积为300-350g · m_2。本发明提供了一种以泡沫镍原位制备的Ni (OH)2为镍氢电池的正极材料，克服了 活性物质利用率低，在大电流放电时易出现浓差极化，以及M (OH)2与泡沫镍的连接也不紧 密，接触电阻大等缺点，解决了镍氢电池正极活性差的问题。本发明以泡沫镍原位制备的Ni(OH)2为镍氢电池的正极材料，按(1)式进行充放 电，再和其它储氢合金负极组成镍氢电池。本发明的实质是采用镍氢电池的电池结构，以泡沫镍原位制备的Ni (OH)2取代 Ni (OH)2粉末与活性炭和粘结剂混合再压制到泡沫镍上的做法，构成镍氢电池的正极。本发明的优点在于利用泡沫镍原位制备的M (OH)2作为镍氢电池的正极，不但制 备方法简单，而且电池容量高，循化性能好。
具体实施例方式下面举例对本发明做更详细的描述。1、先将在0. 4mo 1 · L,i (NO3) 2和质量百分比沘％的氨水溶液混勻，连续搅拌 lOmin，得到深蓝色镍氨配合物溶液。将该混合溶液在90°C下预热2h，再放入Hcm2的泡 沫镍(300-350g · m_2)，加热(80-95 °C ) 10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中烧结2-3小时 (200-2500C )，即合成了泡沫镍原位生长的Ni (OH)202、先将在0. 5mo 1 · L,i (NO3) 2和质量百分比32 %的氨水溶液混勻，连续搅拌 15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液。将该混合溶液在90°C下预热2h，再放入Hcm2的泡 沫镍(300-350g · m_2)，加热(80-95 °C ) 10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中烧结2-3小时 (200-2500C )，即合成了泡沫镍原位生长的Ni (OH)203、先将在0. 6mo 1 · L^1Ni (NO3) 2和质量百分比32 %的氨水溶液混勻，连续搅拌 15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液。将该混合溶液在90°C下预热2h，再放入Hcm2的泡 沫镍(300-350g · m_2)，加热(80-95 °C ) 10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中烧结2-3小时 (200-2500C )，即合成了泡沫镍原位生长的Ni (OH)20为了更好地说明本发明的效果，下面以具体实例加以说明。1、利用泡沫镍原位制备的Ni (OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼 龙-聚丙烯纤维作为隔膜，型储氢合金作为电池的负极；电池的比容量为183mA -h ·Ρ， 循环500次后容量衰减率为5. 5%。2、利用泡沫镍原位制备的Ni (OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼 龙-聚丙烯纤维作为隔膜，金属镉作为电池的负极；电池的比容量为180mA · h · g—1，循环 500次后容量衰减率为6. 6%。3、利用泡沫镍原位制备的Ni (OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼 龙-聚丙烯纤维作为隔膜，氢作为电池的负极；电池的比容量为180mA · !·Ρ，循环500次 后容量衰减率为5.8%。4、利用泡沫镍原位制备的Ni (OH)2作为正极，以6mol/L的KOH作为电解液，尼 龙-聚丙烯纤维作为隔膜，金属锌作为电池的负极；电池的比容量为176mA · h · 循环500次后容量衰减率为6. 1 %。
权利要求
1. 一种泡沫镍原位制备Ni (OH)2的镍氢电池正极材料的方法，其特征是先将在 0. 4-0. 6mol .L-1Ni (NO3)2和质量百分比沘_32%的氨水溶液混勻，连续搅拌10-15min，得到 深蓝色镍氨配合物溶液，将镍氨配合物溶液在90°C下预热2小时，再放入Hcm2的泡沫镍， 80-95°C温度下加热10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中200-250°C温度下烧结2_3小时，得 到泡沫镍原位生长的Ni (OH)2，所述泡沫镍的比表面积为300-350g · m_2。
全文摘要
本发明提供的是一种泡沫镍原位制备Ni(OH)2的镍氢电池正极材料的方法。先将在0.4-0.6mol·L-1Ni(NO3)2和质量百分比28-32％的氨水溶液混匀，连续搅拌10-15min，得到深蓝色镍氨配合物溶液，将镍氨配合物溶液在90℃下预热2小时，再放入1-4cm2的泡沫镍，80-95℃温度下加热10-15小时，取出泡沫镍，在电炉中200-250℃温度下烧结2-3小时，得到泡沫镍原位生长的Ni(OH)2，所述泡沫镍的比表面积为300-350g·m-2。本发明利用泡沫镍原位制备的Ni(OH)2作为镍氢电池的正极，不但制备方法简单，而且电池容量高，循化性能好。
文档编号H01M4/52GK102082268SQ20111000134
公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者常莎, 曹殿学, 汤胜, 王莎莎, 王贵领, 莫英华 申请人:哈尔滨工程大学