專利名稱：一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學電源的正極材料技術領域，具體涉及一種銀摻雜納米α-氫氧化 鎳的制備方法。本發(fā)明的銀摻雜納米α-氫氧化鎳可用作Ni/Zn、Ni/MH及Ni/Fe等綠色環(huán) 保二次鎳基堿性電池，特別是鎳基堿性動力電池的正極活性材料。
背景技術：
常見的Ni/Zn、Ni/MH及Ni/Fe等二次鎳基堿性電池，其正極材料都是以β -晶體 結構的氫氧化鎳或者以摻雜了 Co、Cd、Mn等元素的化合物的球形氫氧化鎳為活性物質 的。這些鎳電極活性材料主要存在以下幾個方面的不足第一、球形β _氫氧化鎳是一種導電性能非常差的半導體，由β _氫氧化鎳作為活 性物質所制造的電池電極的導電性能很差，活化后的電極活性物質由于自身的導電能力差 而影響了電極的放電性能、充放電效率及活性物質的利用效率。傳統鎳基堿性電池充放電 效率約為35 55%，正極活性物質的利用率也只有45 80%。第二、以球形β -Ni (OH)2正極活性物質所制造的鎳正極，在活化之后的正常充電 態(tài)為β -NiOOH,因此β -Ni (OH)2電極充放電過程也被稱為β / β循環(huán)。β / β循環(huán)過程最 多可利用的電子只有0. 8個，因此，其電化學循環(huán)過程中由球形β -Ni (OH)2制造的鎳正極 的放電比容量較低，最高值約為200 230mAh/g，只有鋅負極的比容量(約為400mAh/g) 的50%左右，這種鋅/鎳電池的正、負極的比容量十分不匹配，在生產電池時要用到較多的 β -Ni (OH)2正極活性物質，負極氧化鋅活性物質用量則相對較少，使得所制造的電池質量 比容量、體積比容量以及質量比能量、體積比能量都較低。第三、用球形β-Ni (OH)2制作的鎳正極，在充放電循環(huán)過程中容易產生過充電從 而導致電極的膨脹、變形，進而縮短了電池的循環(huán)使用壽命。第四、用球形β-Ni (OH)2制造的電極的析氧過電位相對較低，充電過程中正極較 容易析出氧氣，從而降低了電池的充電效率，同時會引起電池的氣脹，導致電池變形、使用 壽命縮短，甚至產生過量氣體可能導致電池爆炸而引起使用安全問題。近年來不少研究者試圖通過制備改性的α -氫氧化鎳來克服上述缺點，中國專利 申請 00123599. 0,01129615. 1,01109694. 2,200510027345. 7,200510027346. 1 分別公開了 一種球形α-氫氧化鎳、一種納米α-氫氧化鎳、一種納米α-氫氧化鎳及其制備方法、水 熱法制備α相氫氧化鎳的方法以及微波水熱法制備α相氫氧化鎳的方法等。但是，上述 專利申請除了大都存在其各自的缺陷之外，它們還存在共同的不足之處第一，所制備的 α-氫氧化鎳密度較小，從而影響電池的體積放電比能量和放電比功率，難以達到動力電池 所要求的高比能、量高比功率的要求；第二，所公開的技術的摻雜元素的含量及摻入雜質的 量較難控制，因為其合成工藝步驟、流程及設備相對較為復雜和要求較高，從而導致實際合 成過程中雜質元素種類、含量等不確定因素較多，難以實現規(guī)模化工業(yè)生產；第三，摻入的 非活性雜質不僅降低了活性物質的實際容量，而且會直接降低電極放電比容量，從而影響 電池的充放電性能；第四，以公開技術所制備的α-氫氧化鎳為正極活性物質所制造電極的放電容量較低，最高的比容量值為340mAh/g(專利申請01129615. 1中的實施例一)，只有 α -氫氧化鎳電極理論質量比容量578mAh/g的59%左右。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有技術中存在的不足，提供一種銀摻雜納米氫氧化鎳電 池正極材料的制備方法。該方法操作簡便、采用無環(huán)境污染或低環(huán)境污染的原料，制得的產 品作為電池正極材料利用效率較高、所制造的電池具有較高的比能量和較高的比功率，循 環(huán)使用壽命長，并且能夠大功率、大電流放電，特別適用于制造動力電池的正極材料。本發(fā)明方法通過如下技術方案來實現，一種銀摻雜納米氫氧化鎳電池正極材料的 制備方法，其步驟如下第一步，將鎳、鋁和銀摩爾比為100 10 20 0. 1 5的鎳鹽、鋁鹽和銀鹽， 用水溶解配成鎳離子濃度為0. 1 12mol/L的反應溶液；用氫氧化鉀和/或氫氧化鈉配制 OF濃度為0. 1 12mol/L的堿性沉淀劑溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將含OH—摩爾量為鎳、鋁和銀離子總摩爾 量的2 2. 5倍的上述堿性沉淀劑溶液滴加到所述的含有鎳、鋁及銀離子的反應溶液中， 控制沉淀劑的加入速度，使得反應體系的PH值保持在8 13之間，控制反應溫度為25 65°C，10 120min滴完后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散5 60min，得到淺灰綠色或者灰綠 色或者灰色的銀摻雜納米α“氫氧化鎳沉淀；第三步，將第二步得到的淺灰綠色或者灰綠色或者灰色銀摻雜納米α _氫氧化鎳 沉淀過濾出來，用水洗滌至洗出液無硫酸根離子檢出(用飽和BaCl2溶液檢驗)或洗出液 為中性(即與洗滌用水的PH值相同)，再在45 85°C溫度條件下烘干至恒重，得到銀摻雜 納米α-氫氧化鎳。所述的鎳鹽為硝酸鎳、醋酸鎳和硫酸鎳中的一種或兩種、三種的任意比例混合物。所述的鋁鹽為硫酸鋁、醋酸鋁和硝酸鋁中的一種或兩種、三種的任意比例混合物。所述的銀鹽為硝酸銀和醋酸銀中的一種或這兩者的任意比例混合物。與現有技術相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點和有益的效果1、本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α-氫氧化鎳，由于摻雜了適量的銀離子， 使得氫氧化鎳的密度顯著提高、導電性能大大增強，從而電極大電流放電性能得到提高，用 本發(fā)明制備的氫氧化鎳制造的電池的具有較高的放電比能量和較高的放電比功率，高倍率 充放電性能優(yōu)良，5C倍率充放電條件下的最高充放電比容量為396mAh/g，特別適用于動力 電池的制造；2、本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α -氫氧化鎳，由于其具有相對較大的Ni-O 層間距(見附圖1銀摻雜納米α “氫氧化鎳的XRD衍射圖，與α -氫氧化鎳的標準XRD圖 譜對比即可知道，其晶體結構均為α -氫氧化鎳，層間距在0. 70nm-0. 80nm之間)，其層間能 夠容納更多的C032_、N03-等陰離子，K\Na\H30+等陽離子以及水分子等，使得其質子傳導能 力得到顯著提高，從而使以改性納米氫氧化鎳為活性物質電極的電化學性能得以提高；3、以本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α-氫氧化鎳為電極活性物質的鎳電極， 充電態(tài)的活性物質為Y-羥基氧化鎳，放電態(tài)的活性物質為氫氧化鎳。而且，氫氧化鎳在堿 性條件下具有較高的化學穩(wěn)定性，不易轉變?yōu)轶w積較小的β “氫氧化鎳，因而電極在充放電過程中，只存在α-氫氧化鎳和Y-羥基氧化鎳之間的轉化，即所謂的α/Υ循環(huán)，而不 存在其它類型的晶體形態(tài)變化或循環(huán)，制造的電極不存在顯著的膨脹變形，能有效地延長 電池的使用壽命；4、以本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α -氫氧化鎳為正極活性物質制備的鎳 電極，在充放電過程中，由于只存在單一的α/Υ循環(huán)，而且其活性物質充電態(tài)Y-羥基氧 化鎳的鎳元素具有較高的氧化態(tài)，最多可以利用的電子為1.76個。因此，采用本發(fā)明方法 制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳制造的鎳正極具有較高的放電比容量，其平均放電比容量 超過368mAh/g，最高放電比容量達到450mAh/g，且其充放電循環(huán)性能穩(wěn)定，鎳正極活性材 料的利用效率得以顯著提高，活性物質利用率最高達98. 5% ；5、本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α -氫氧化鎳的粒徑為1 lOOnm，由于粒徑 較小、比表面活性高，氫氧化鎳晶體層間距較大，其表面和晶體層間能有效地吸附和嵌入一 定量的C03_、N03_以及K+、Na+等雜質離子和水分子，水分子與各種陰離子之間以及氫氧化鎳 之間能夠形成多種類型的氫鍵，加之摻雜了 Al、Ag等具有較好導電性能的摻雜元素，從而 大大提高了電極的導電能力，降低了電池的內阻，大幅度地提高了電池的放電效率及放電 比容量，同時這些因素的共同作用，還能夠有效地提高α-氫氧化鎳在堿性介質中的結構 穩(wěn)定性；6、本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米氫氧化鎳的分散性好、顆粒粒徑分布較為均 勻、粒徑大小適宜、比表面積大、表面活性高，質子擴散路徑較短，與導電劑、集流體以及電 解質之間的接觸更為緊密、充分，電極的導電性能好，充放電過程中不會存在顯著的過充電 或過放電現象，也能有效地提高電極活性物質的利用率和充放電電流效率；7、以本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α -氫氧化鎳為正極活性物質所制作的 鋅鎳電池，具有較低的充電電壓(較氫氧化鎳為活性物質電池的充電電壓低20 30mV)，也不易引起電池過充電，能有效延長電池的使用壽命；其平均開路電壓約為1.28伏 特，平均放電電壓約為1. 23伏特，具有平穩(wěn)的放電平臺，電極的循環(huán)性能優(yōu)良；8、本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α _氫氧化鎳還具有較高的析氧過電位，用 本發(fā)明方法制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳為正極活性物質所制備的正極，在充電過程中 較不容易析出氧氣，從而提高電池的充電電流效率，同時也減小了電池充電產生氣脹的可 能性，使得電池的循環(huán)壽命延長，300次充放電循環(huán)的最高放電比容量為381mAh/g，容量保 持率(與最高放電比容量的比)均超過87% ；9、本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α-氫氧化鎳還具有較易于活化的性能特 點，即經過較少次數的充放電循環(huán)電極及電池就可以達到最佳的充放電狀態(tài)，不需要太多 次的充放電活化即可以與鋅負、金屬氫合金負極等匹配組成具有良好充放電性能的二次電 池，能有效降低電池的充放電化成對電能的消耗，從而有效降低了電池的制造成本；10、本發(fā)明方法制備的一種銀摻雜納米α-氫氧化鎳的合成工藝流程簡單、易于 應用，成本低，摻雜的金屬元素的含量、氫氧化鎳的含量以及產物的粒徑等均較易于控制， 所制備的氫氧化鎳具有顆粒細小、顆粒粒度分布較窄、比表面積大、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在 堿性介質中結構穩(wěn)定、充電態(tài)電極的自放電率低而且電性能優(yōu)良穩(wěn)定，可用于制造堿性鎳 鋅、鎳氫、鎳鐵等二次電池以及作為大輸出功率動力電池，在幾乎不改變原有電池生產工藝 的情況下，就能用原有電池的生產設備和生產工藝來制造質量更高的新型動力電池。


圖1是本發(fā)明方法制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的掃描電鏡圖；其中A圖和B圖分別是實施例1和實施例4制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的掃 描電鏡圖；圖2是本發(fā)明方法制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的XRD分析圖譜；其中A圖和B圖分別是實施例1和實施4制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的XRD 分析圖譜；圖3是以實施例4制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳為正極活性物質的Ni/MH試驗 電池的300次充放電循環(huán)性能圖的前五次充放電曲線。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。實施例1第一步，將摩爾比為100 10 0. 1的硝酸鎳、硝酸鋁和硝酸銀混合，用水溶解配 成鎳離子濃度為0. lmol/L的反應溶液；配制0. lmol/L的KOH溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的含KOH摩爾量為鎳、鋁 及銀離子總摩爾量的2倍的0. lmol/L KOH溶液滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的反應溶液 中，控制KOH溶液的加入速度，使得反應體系的pH = 8，控制反應溫度為25°C，IOmin滴完 后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散5min，得到淺灰綠色銀摻雜納米α _氫氧化鎳沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗 出液的PH值為中性，再在45°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α -氫氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例所得產物的顆粒粒徑(參見附圖中圖1中A圖)，其 顆粒粒徑約為25 75nm，平均顆粒粒徑約為50nm ；用XRD測定了其晶體結構，結果表明其 晶體結構為α-氫氧化鎳(參見附圖中圖2中A圖)；其電化學性能采用以本實施例所得 的產物銀摻雜納米α -氫氧化鎳為活性物質制作正極、以工業(yè)鋅膏為負極、6Μ的KOH水溶液 為電解質所制造的鎳/鋅試驗電池進行測定，測得其0. 2C倍率充放電條件下的最高放電比 容量為404mAh/g ；300次充放電循環(huán)的第300次循環(huán)的放電比容量為366mAh/g，容量保持 率為90. 6% ；5C倍率充放電條件下的最高充放電比容量為352mAh/g。實施例2第一步，將鎳、鋁和銀摩爾比為100 15 0.5的鎳鹽(等摩爾比混合的硫酸鎳 和醋酸鎳)、鋁鹽(等摩爾比混合的硫酸鋁和醋酸鋁)和銀鹽(醋酸銀)，用水溶解配成鎳 離子濃度為0. 5mol/L的反應溶液；配制lmol/L的NaOH溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的含NaOH摩爾量為鎳、 鋁及銀離子總摩爾量的2. 1倍的lmol/L的NaOH溶液滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的 反應溶液中，控制NaOH溶液的加入速度，使得反應體系的pH = 9，控制反應溫度為65°C， 30min滴完后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散20min，得到淺灰綠色的銀摻雜納米α -氫氧化鎳 沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗出液無硫酸根檢出(用飽和BaCl2檢驗)，再在85°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α-氫
氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例所得的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的顆粒粒徑，其顆 粒粒徑約為10 45nm，平均顆粒粒徑約為35nm ；用XRD測定了其晶體結構，結果表明其晶 體結構為α-氫氧化鎳；其電化學性能采用以本實施例制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳為 活性物質制作正極、以工業(yè)鋅膏為負極、6Μ的KOH水溶液為電解質所制造的鎳/鋅試驗電池 進行測定，測得其0. 2C倍率充放電條件下的最高放電比容量為412mAh/g ；300次充放電循 環(huán)的第300次循環(huán)的放電比容量為369mAh/g，容量保持率為89. 5% ；5C倍率充放電條件下 的最高充放電比容量為365mAh/g。實施例3第一步，將鎳、鋁和銀摩爾比為100 20 1.5的鎳鹽(等摩爾比混合的硫酸鎳、 硝酸鎳和醋酸鎳)、鋁鹽(等摩爾比混合的硝酸鋁、硫酸鋁和醋酸鋁)和銀鹽(等摩爾比混 合的硝酸銀和醋酸銀)，用水溶解配成鎳離子濃度為5mol/L的反應溶液；配制lOmol/L的 NaOH溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的、含NaOH摩爾量為鎳、 鋁及銀離子總摩爾量的2. 5倍的lOmol/L的NaOH溶液，滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的 反應溶液中，控制NaOH溶液的加入速度，使得反應體系的pH = 13，控制反應溫度為55°C， 120min滴完后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散60min，得到淺灰綠色銀摻雜納米α -氫氧化鎳 沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗 出液的PH值為中性，再在70°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α _氫氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例所得的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的顆粒粒徑，其顆 粒粒徑約為5 25nm，平均顆粒粒徑約為IOnm ；用XRD測定了其晶體結構，結果表明其晶體 結構為α-氫氧化鎳；其電化學性能采用以本實施例所制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳為 活性物質制作正極、以工業(yè)鋅膏為負極、6Μ的KOH水溶液為電解質所制造的鎳/鋅試驗電池 進行測定，測得其0. 2C倍率充放電條件下的最高放電比容量為406mAh/g ；300次充放電循 環(huán)的第300次循環(huán)的放電比容量為355mAh/g，容量保持率為87. 6% ；5C倍率充放電條件下 的最高充放電比容量為340mAh/g。實施例4第一步，將摩爾比為100 10 2. 5的硝酸鎳、硝酸鋁和硝酸銀混合，用水溶解配 成鎳離子濃度為6mol/L的反應溶液；將等摩爾量的KOH和NaOH混合，配成0H_濃度為6mol/ L的堿溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的、含OH—摩爾量為鎳、鋁 及銀離子總摩爾量的2. 1倍的6mol/L的堿溶液，滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的反應溶 液中，控制堿溶液的加入速度，使得反應體系的PH = 10，控制反應溫度為35°C，60min滴完 后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散30min，得到灰綠色銀摻雜納米α _氫氧化鎳沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗 出液的PH值為中性，再在65°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α -氫氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例所得的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的顆粒粒徑，其顆
7粒粒徑約為1 25nm，平均顆粒粒徑約為5nm(參見附圖中圖1中B圖)；用XRD測定了其 晶體結構，結果表明其晶體結構為α-氫氧化鎳(參見附圖中圖2中B圖)；其電化學性 能采用以本實施例制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳為活性物質制作正極、以工業(yè)鋅膏為負 極、6Μ的KOH水溶液為電解質所制造的鎳/鋅試驗電池進行測定，測得其0. 2C倍率充放電 條件下的最高放電比容量為450mAh/g(參見附圖中圖3)，300次充放電循環(huán)的第300次循 環(huán)的放電比容量為413mAh/g，容量保持率為91. 8% ；5C倍率充放電條件下的最高充放電比 容量為396mAh/g。實施例5第一步，將摩爾比為100 10 4的硝酸鎳、醋酸鋁和醋酸銀混合，用水溶解配成 鎳離子濃度為8mol/L的反應溶液；配制8mol/L的KOH溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的、含KOH摩爾量為鎳、 鋁及銀離子總摩爾量的2. 3倍的8mol/L的KOH溶液，滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的 反應溶液中，控制KOH溶液的加入速度，使得反應體系的pH= 11，控制反應溫度為35°C， 60min滴完后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散20min，得到灰色銀摻雜納米α -氫氧化鎳沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗 出液的PH值為中性，再在50°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α _氫氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例所制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的顆粒粒徑，其 顆粒粒徑約為5 20nm，平均顆粒粒徑約為IOnm ；用XRD測定了其晶體結構，結果表明其晶 體結構為α-氫氧化鎳；其電化學性能采用以本實施例制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳為 活性物質制作正極、以工業(yè)鋅膏為負極、6Μ的KOH水溶液為電解質所制造的鎳/鋅試驗電池 進行測定，測得其0. 2C倍率充放電條件下的最高放電比容量為431mAh/g ；300次充放電循 環(huán)的第300次循環(huán)的放電比容量為389mAh/g，容量保持率為90. 2% ；5C倍率充放電條件下 的最高充放電比容量為365mAh/g。實施例6第一步，將摩爾比為100 10 3的硝酸鎳、硝酸鋁和硝酸銀混合，用水溶解配成 鎳離子濃度為12mol/L的反應溶液；配制12mol/L的KOH溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的、含KOH摩爾量為鎳、 鋁及銀離子總摩爾量的2. 4倍的12mol/L的KOH溶液，滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的反 應溶液中，控制KOH的加入速度，使得反應體系的pH = 12，控制反應溫度為35°C，60min滴 完后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散30min，得到灰色銀摻雜納米α _氫氧化鎳沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗 出液的PH值為中性，再在65°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α -氫氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的顆粒粒徑，其顆 粒粒徑約為10 35nm，平均顆粒粒徑約為20nm ；用XRD測定了其晶體結構，結果表明其晶 體結構為α-氫氧化鎳；其電化學性能采用以本實施例制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳為 活性物質制作正極、以工業(yè)鋅膏為負極、6Μ的KOH水溶液為電解質所制造的鎳/鋅試驗電池 進行測定，測得其0. 2C倍率充放電條件下的最高放電比容量為425mAh/g ；300次充放電循 環(huán)的第300次循環(huán)的放電比容量為378mAh/g，容量保持率為88. 9% ；5C倍率充放電條件下 的最高充放電比容量為366mAh/g。
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實施例7第一步，將摩爾比為100 10 2的硝酸鎳、硝酸鋁和硝酸銀混合，用水溶解配成 鎳離子濃度為2mol/L的反應溶液；配制2mol/L的KOH溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的、含KOH摩爾量為鎳、 鋁及銀離子總摩爾量的2. 0倍的2mol/L的KOH溶液，滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的反 應溶液中，控制KOH的加入速度，使得反應體系的pH = 10，控制反應溫度為45°C，30min滴 完后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散20min，得到灰綠色銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗 出液的PH值為中性，再在60°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α -氫氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例制備的納米α -氫氧化鎳的顆粒粒徑，其顆粒粒徑 約為5 25nm，平均顆粒粒徑約為IOnm ；用XRD測定了其晶體結構，結果表明其晶體結構為 α-氫氧化鎳；其電化學性能采用以本實施例制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳為活性物質 制作正極、以工業(yè)鋅膏為負極、6Μ的KOH水溶液為電解質所制造的鎳/鋅試驗電池進行測 定，測得其0. 2C倍率充放電條件下的最高放電比容量為415mAh/g ；300次充放電循環(huán)的第 300次循環(huán)的放電比容量為364mAh/g，容量保持率為87. 7% ；5C倍率充放電條件下的最高 充放電比容量為352mAh/g。實施例8第一步，將摩爾比為100 10 5的硝酸鎳、硝酸鋁和硝酸銀混合，用水溶解配成 鎳離子濃度為6mol/L的反應溶液；配制6mol/L的KOH溶液；第二步，在攪拌和超聲波分散的條件下，將第一步中配制的、含KOH摩爾量為鎳、 鋁及銀離子總摩爾量的2. 2倍的6mol/L的KOH溶液滴加到上述含有鎳、鋁和銀離子的反應 溶液中，控制KOH的加入速度，使得反應體系的pH = 11，控制反應溫度為35°C，60min滴完 后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散30min，得到灰色銀摻雜納米α _氫氧化鎳沉淀；第三步，將第二步得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，用水洗滌至洗 出液的PH值為中性，再在50°C下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α _氫氧化鎳。用掃描電鏡方法測定本實施例所制備的銀摻雜納米α -氫氧化鎳的顆粒粒徑，其 顆粒粒徑約為5 50nm，平均顆粒粒徑約為25nm ；用XRD測定了其晶體結構，結果表明其晶 體結構為α-氫氧化鎳；其電化學性能采用以本實施例所制備的銀摻雜納米α-氫氧化鎳 為活性物質制作正極、以工業(yè)鋅膏為負極、6Μ的KOH水溶液為電解質所制造的鎳/鋅試驗電 池進行測定，測得其0. 2C倍率充放電條件下的最高放電比容量為423mAh/g ；300次充放電 循環(huán)的第300次循環(huán)的放電比容量為381mAh/g，容量保持率為90% ；5C倍率充放電條件下 的最高充放電比容量為370mAh/g。
權利要求
一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法，其步驟是A、將鎳、鋁和銀摩爾比為100∶10～20∶0.1～5的鎳鹽、鋁鹽和銀鹽，用水溶解配成鎳離子濃度為0.1～12mol/L的反應溶液；配制OH 濃度為0.1～12mol/L的無機堿性沉淀劑溶液；B、在攪拌和超聲波分散的條件下，將步驟A的無機堿性沉淀劑溶液滴加到步驟A的含有鎳、鋁和銀離子的反應溶液中，其中無機堿性沉淀劑溶液中含OH的摩爾量為被滴加的反應溶液中鎳、鋁和銀離子總摩爾量的2～2.5倍，控制沉淀劑溶液的加入速度，使得反應體系的pH值保持在8～13之間，控制反應溫度為25～65℃，10～120min滴完后，停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散5～60min，得到淺灰綠色或者灰綠色或者灰色的銀摻雜納米α 氫氧化鎳沉淀；C、將步驟B得到的銀摻雜納米α 氫氧化鎳沉淀過濾出來，水洗干凈后，再在45～85℃溫度條件下烘干至恒重，得到銀摻雜納米α 氫氧化鎳。
2.根據權利要求1所述的一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法，其特征在 于所述的無機堿性沉淀劑溶液為NaOH或KOH溶液。
3.根據權利要求1或2所述的一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法，其特征 在于所述的鎳鹽為硝酸鎳、醋酸鎳和硫酸鎳中的一種或兩種、三種的任意比例混合物。
4.根據權利要求1或2所述的一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法，其特征 在于所述的鋁鹽為硫酸鋁、醋酸鋁和硝酸鋁中的一種或兩種、三種的任意比例混合物。
5.根據權利要求1或2所述的一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法，其特征 在于所述的銀鹽為硝酸銀和醋酸銀中的一種或這兩者的任意比例混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銀摻雜納米氫氧化鎳正極材料的制備方法，其步驟是A、配制一定濃度的鎳鹽、鋁鹽和銀鹽的混合水溶液，再配制一定濃度的堿性沉淀劑溶液；B、在攪拌和超聲波分散的條件下，將堿性沉淀劑溶液滴加到上述含有鎳、鋁及銀離子的反應溶液中，控制反應溫度和體系的pH值，堿性沉淀劑滴完后停止攪拌，繼續(xù)超聲波分散一段時間，得到銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀；C、將得到的銀摻雜納米α-氫氧化鎳沉淀過濾出來，水洗后烘干，即得銀摻雜納米α-氫氧化鎳。本發(fā)明方法操作簡便、無環(huán)境污染，所得的銀摻雜納米α-氫氧化鎳作為電極的正極材料的利用效率高、使用壽命長，并且能夠大功率、大電流放電，特別適合用作制造動力電池的正極材料。
文檔編號H01M4/52GK101908623SQ20101024371
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權日2010年7月30日
發(fā)明者嚴立里, 何志艷, 周環(huán)波, 林麗, 程凡, 詹炳然, 詹金俊, 鄭麗蘭 申請人:廣州市云通磁電有限公司;孝感學院