一种球形镍粉前驱体以及球形镍粉的制备方法技术

本发明专利技术是关于一种球形镍粉前驱体的制备方法，该方法包括将反应物料在搅拌条件下混合接触，其中，所述反应物料还含有表面活性剂。本发明专利技术提供的方法操作简单，清洁无污染，可制得直径为０．１－２微米的球形镍粉，所得镍粉可广泛应用于化工催化、粉末冶金、电池、磁性材料等行业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种球形镍粉前驱体的制备方法以及使用该前驱体的球形镍粉的制备方法。
技术介绍
粒子直径小于5微米的超细金属粉体材料具有优异的物理化学性能，在新材料工业中占有重要的位置，是发展高技术产业重要的物质基础和先导。超细镍粉作为一种金属粉体材料，由于它具有极大的表面效应和体积效应，在化工催化、粉末冶金、电池、磁性材料等许多领域都得到了较为广泛应用。目前，超细镍粉的制备方法很多，主要有电解法、羰基镍热分解法、水浆加压氢还原法及蒸发-冷凝法等。这些方法都有其各自的优点，但同时也存在一定的局限性。如电解法制得的粉末粒度较大且不易控制，羰基镍热分解法则存在着严重的污染问题，加压氢还原法需要高压反应釜，而蒸发-冷凝法的设备昂贵、投资大，化学还原法则由于使用水合肼等致癌原料有可能对人体造成很大的伤害而无法得到广泛的应用。CN 1491762A公开了一种纤维状镍粉的制备方法，该方法包括将可溶性镍盐溶液与复合沉淀剂(包括络合剂和沉淀剂)溶液经喷雾加料装置分别从不同容器中并流加入反应容器中，在Ni2+-NH3-NH4+-Cl--C2O42--H2O体系中进行复合沉淀转换，控制温度为55-85℃，pH为7.0-9.0，料液中初始Ni2+浓度为0.4-1.2摩尔/升；然后将反应完成后获得的复合沉淀物经过洗涤、过滤和干燥即得镍粉前驱体；紧接着将镍粉前驱体置入PID调节的电炉中，控制温度为350-600℃，并在(H2+N2)的气氛调控下进行热分解；再将热分解完成后的镍粉随即进行冷却和表面防氧化处理至室温，即制得纤维状纳米级特种镍粉。CN 1600480A公开了一种纤维状镍粉的制备方法，该方法包括首先将可溶性镍盐溶液与按化学计量的复合沉淀剂溶液经加料装置以一定加料方式加入反应容器中，在Ni2+-NH3-NH4+-SGn--C2O42--H2O(SGn-代表酸根Cl-、SO4-、CH3COO-或者NO3-)体系中进行复合沉淀转换，控制温度为55-85℃，pH为7.0-9.0，料液中初始Ni2+浓度为0.4-1.2摩尔/升；然后将反应完成后获得的复合沉淀物经过洗涤、过滤和干燥即为镍粉前驱体；紧接着将镍粉前驱体置入PID调节的电炉中，控制温度为350-650℃，并在非氧化性气氛调控下进行热分解，将热分解完成后的镍粉随即进行冷却和表面防氧化处理至室温，即制得纤维状纳米级特种镍粉。尽管上述方法能制得纳米级特种镍粉，但由于所得产物为纤维状，在洗涤、过滤和烘干过程中操作困难，反应条件不易控制，很难避免团聚现象，因而通常只能得到大颗粒镍粉。另外，CN 1491762A所述方法需要喷雾装置，而喷雾装置容易引起堵塞，不利于放大生产；此外，该方法在前驱体焙烧过程中使用氢气有安全隐患。而CN 1600480A尽管没有明确限定加料装置和加料方式，但通过与CN 1491762A所述方法进行对比可以发现，该方法同样需要使用喷雾干燥装置进行加料。而球形的镍粉既能克服上述纤维状镍粉易团聚的缺点，使得镍粉在过滤、干燥和洗涤过程中容易操作，同时还能提供材料的比表面和振实密度，因而能提高电池的比容量、循环性能和结构稳定，是比较理想的正极材料。为此，CN 1516301A公开了一种含纳米级球镍的球形氢氧化镍的制备方法，其特征在于，该方法包括先制备下述三种物料物料A取硫酸镍、硫酸钴、硫酸锌配制成摩尔浓度分别为0.5-2.0摩尔/升、0-0.1摩尔/升和0-0.2摩尔/升的混合硫酸盐溶液；物料B密度为0.88-0.92克/毫升的浓氨水；物料C浓度为6-10摩尔/升的苛性碱溶液；然后将上述三种物料同时连续注入温度为40-60℃的一个特制反应器E和温度为60-100℃的另一个特制反应器F中，两个反应器内同时连续进行反应并连续溢流到陈化罐中，经过滤、水洗、烘干后得到含纳米级球镍的高密度球形氢氧化镍粉末。尽管该申请中强调用该方法能制得球形氢氧化镍粉末，但并未公开其中所述的特制反应器E和F的结构以及如何获得上述反应器，而上述反应器是实现上述方法的关键所在。因此，根据该公开，人们仍然不能获得球形镍粉。由于镍粉在焙烧过程会继承前驱体的形状，镍粉前驱体的形状直接决定镍粉产品的形状。因此，为了获得球形镍粉，首先应该获得球形镍粉前驱体。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术制备的镍粉前驱体容易团聚导致操作困难或者对设备要求高的缺点，提供一种制备的镍粉前驱体不容易团聚且对设备要求低的球形镍粉前驱体的制备方法。本专利技术提供的球形镍粉前驱体的制备方法包括将反应物料在搅拌条件下混合接触，所述反应物料含有镍盐、沉淀剂和络合剂，其中，所述反应物料还含有表面活性剂。本专利技术提供的球形镍粉的制备方法包括制备球形镍粉前驱体，然后将前驱体进行焙烧，其中，所述球形镍粉前驱体的制备方法为本专利技术提供的球形镍粉前驱体的制备方法。本专利技术提供的球形镍粉前驱体的制备方法通过从反应原料着手制备球形镍粉前驱体。由于反应原料中含有表面活性剂，使得采用传统的反应装置、简单的工艺操作条件，即可制得球形镍粉前驱体，而且制得的镍粉前驱体通过在温和的CO2或氮气气氛中焙烧即可制得球形镍粉。由于制得的前驱体为球形颗粒，使得前驱体的分离、洗涤、干燥操作非常顺畅，从而大大提高生产效率。由于在反应过程不使用水合肼等有毒还原剂，焙烧过程无须使用氢气等易燃易爆气体，使得整个镍粉制备工艺更加安全可靠，实现了球形镍粉的绿色生产。用本专利技术提供的方法可以制得0.1-2微米的球形镍粉，所得镍粉可以用于各种用途，如用作镍电池的正极材料、用作导电胶。附图说明图1为采用本专利技术方法制得的球形镍粉前驱体的扫描电子显微镜(SEM)照片；图2为采用本专利技术方法制得的球形镍粉的扫描电子显微镜SEM照片；图3为采用现有技术制得的镍粉前驱体的SEM照片；图4为采用现有技术制得的镍粉的SEM照片。具体实施例方式按照本专利技术提供的方法，尽管少量的表面活性剂即可防止镍粉前驱体的团聚，得到球形镍粉前驱体，但优选情况下，所述表面活性剂的加入量为镍盐、沉淀剂和络合剂总量的0.5-20重量％，优选为1-15重量％，更优选为2-10重量％。本专利技术中，所述表面活性剂可以是阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。所述阳离子表面活性剂包括胺类和季铵盐，阴离子乳化剂的例子包括脂肪酸皂、烷基磺酸盐、烷基苯基硫酸盐和磷酸盐，如烷基苯酚与环氧乙烷的缩合物(OP)系列乳化剂、壬基酚聚氧乙烯醚(NP)系列乳化剂、异辛基硫酸盐、磺基琥珀酸二环己酯钠、磺基琥珀酸二环己酯钾、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、脂肪酸聚环氧乙烷酯、三乙酰胺油酸酯、硬脂酰乳酸钠中的一种或几种。非离子型表面活性剂的例子包括聚氧乙烯型、环氧乙烷和环氧丙烯嵌段聚合物、多元醇的脂肪酸酯和聚乙烯醇。本专利技术优选为阴离子表面活性剂。本专利技术人还发现，阴离子表面活性剂中的十二烷基硫酸钠、苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种尤其适合用于制备粒子直径为0.1-2微米的球形镍粉。因此本专利技术更优选所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。由于本专利技术主要是涉及在反应物料中增加表面活性剂以获得球形镍粉前驱体，因而对镍盐、络合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球形镍粉前驱体的制备方法，该方法包括将反应物料在搅拌条件下混合接触，所述反应物料含有镍盐、镍盐的沉淀剂和络合剂，其特征在于，所述反应物料还含有表面活性剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：荣强，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[]