一种含制造技术

本发明专利技术公开了一种含

【技术实现步骤摘要】
一种含Ti氢氧化亚镍正极材料及其制备方法和在镍氢电池中的应用


[0001]本专利技术涉及一种含
Ti
氢氧化亚镍正极材料及其制备方法和在镍氢电池中的应用，属于在镍氢电池用正极材料及其制备

。

技术介绍

[0002]在
1921
年美国专利局公开授权的爱迪生专利技术专利
(US1299693)
，该专利技术专利中爱迪生将电池的正极改为氢氧化镍，这开启了人们对电池正极材料的研究，近些年，随着双碳减排的目标提出，新能源尤其是电池领域得到人们的广泛关注，其中镍氢电池是目前动力电池中研发与应用结合最好的技术方案，而大容量对于动力电池性能更是至关重要，是今后发展的主流趋势
。
[0003]在已公布的专利中
(CN 116037918 A、JP 2020
‑
43010A、CN 104600375 A
等
)
研究人员采取了多种新的技术和新的方法来提高该类储氢合金的综合性能
。
常用的优化合金体系的方法包括对合金进行元素替代，制备复合合金，调控热处理制度来控制合金成分，改善材料的性能以及利用同离子效应改良阳极区内双电层关键离子的分布等
。
除此之外，对合金进行表面处理也是一种有效的策略，该方法简单易操作，制造成本低廉，且有利于提高合金在强碱性电解液中的抗腐蚀能力和循环稳定性
。
目前，用作
Ni
‑
MH
电池负极材料的新型储氢合金放电容量已经超过
400mAh/g
，而在正极材料中由于
Ni(OH)2的构型限制，其容量相对于负极较少，大大限制了镍氢电池的性能，而在公布的专利中
(CN 1127163 C、CN 116404274A、CN 1235299 C
等
)
，国内比亚迪公司围绕传统型
β
‑
Ni(OH)2正极材料发现其中添加钛元素可以提升电池的高温性能
(CN1269615A)
，但受其理论容量仅为
289mAh/g
的影响，导致镍氢电池正极限制容量，而负极容量过量的特征，因此，制约镍氢电池高容量发展的瓶颈是正极材料的容量
。
[0004]氢氧化亚镍的另外一种构型
α
‑
Ni(OH)2，其理论放电容量为
482mAh/g
，这是因为
α
‑
Ni(OH)2的插层间距离大，更能提高离子的传输速率，其充放电效率更高
。
但是
α
‑
Ni(OH)2在强碱性条件或高温下结构不稳定，会自发转变为
β
‑
Ni(OH)2。
另外，作为正极材料在充放电过程实验中，
α
‑
Ni(OH)2结构会发生坍塌，导致放电容量下降，因此在已公布的专利中对其作为正极材料的研究较少，但这并没有阻止研究者对其稳定性的研究，如何使其结构稳定一直是百年来人们热衷研究和有待解决的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有镍氢电池用正极材料存在的制约电池高容量发展的技术问题，提供一种含
Ti
氢氧化亚镍正极材料及其制备方法和在镍氢电池中的应用
。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种含
Ti
氢氧化亚镍正极材料，该材料为含
Ti
物质复合改性的
α
‑
Ni(OH)2正极材料，其中，
Ti
与
α
‑
Ni(OH)2中
Ni
的摩尔比为
1:(8.2
‑
10.3)。
[0008]进一步限定，
Ti
与
α
‑
Ni(OH)2中
Ni
的摩尔比为
1:9。
[0009]进一步限定，含
Ti
物质为金属钛粉或
TiO2粉末
。
[0010]进一步限定，
TiO2粉末为金红石型
。
[0011]进一步限定，金属钛粉纯度为
99
％
。
[0012]本专利技术的目的之二是提供一种上述含
Ti
氢氧化亚镍正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0013](1)
将含
Ti
物质与
α
‑
Ni(OH)2作为复合材料进行球磨处理；
[0014](2)
球磨处理完成后，使用酒精清洗复合材料，干燥处理，得到含
Ti
氢氧化亚镍正极材料
。
[0015]进一步限定，
(1)
中含
Ti
物质为金属钛粉或
TiO2粉末
。
[0016]更进一步限定，
TiO2粉末为金红石型
。
[0017]更进一步限定，金属钛粉纯度为
99
％
。
[0018]进一步限定，
(1)
中球磨处理条件为：球料比为
(30
‑
50):1
，转速为
120
‑
180r/min
，时间为8‑
12h。
[0019]更进一步限定，球料比为
40:1
，转速为
160r/min
，时间为
10h。
[0020]更进一步限定，采用不锈钢珠作为研磨球
。
[0021]进一步限定，干燥处理条件为：干燥温度为
65℃
，干燥时间为
6h。
[0022]本专利技术的目的之三是提供一种上述含
Ti
氢氧化亚镍正极材料的应用，该材料作为镍氢电池的正极材料使用
。
[0023]本专利技术采用高能球磨的方法，利用研磨球的高速运动不间断地撞击原材料，在一定的温度和压力的条件下，将
Ti
元素与氢氧化亚镍发生键合作用而化合在一起，使
Ti
元素复合到氢氧化亚镍晶粒表面，仍然表现
α
‑
Ni(OH)2的结构特征，得到
Ti
复合改性的
α
‑
Ni(OH)2正极材料
。
与现有技术相比具有以下有益效果：
[0024](1)
本专利技术在
α
‑
Ni(OH)2中引入钛元素，由于钛离子的化合价为
+4
价，复合在
α
‑
Ni(OH)2晶粒表面赋予其更多的过剩正电荷，为达到电荷平衡可以吸引更多的阴离子填充到插层间，起到稳定氢氧化亚镍结构的作用<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含
Ti
氢氧化亚镍正极材料，其特征在于，该材料为含
Ti
物质复合改性的
α
‑
Ni(OH)2正极材料，其中，
Ti
与
Ni
的摩尔比为
1:(8.2
‑
10.3)。2.
根据权利要求1所述的含
Ti
氢氧化亚镍正极材料，其特征在于，含
Ti
物质为金属钛粉或
TiO2粉末
。3.
根据权利要求2所述的含
Ti
氢氧化亚镍正极材料，其特征在于，
TiO2粉末为金红石型
。4.
根据权利要求2所述的含
Ti
氢氧化亚镍正极材料，其特征在于，金属钛粉纯度为
99
％
。5.
根据权利要求1所述的含
Ti
氢氧化亚镍正极材料，其特征在于，
Ti
与
α
‑
Ni(OH)2中
Ni
的摩尔比为
1:9。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄湃，牛晓东，程勇，尹东明，王立民，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：