氢氧化镍的应用

背景及概述^[1][2]

氢氧化镍化学式Ni(OH)₂、NiO·xH₂O。绿色六方系晶体。微溶于水，易溶于酸及氨水，不溶于液氨中。加热时缓慢脱水至230℃，则大部分成为氧化镍(Ⅱ)，完全脱水需赤热。在空气中或过氧化氢均不能使之氧化，但在臭氧中则易成氢氧化镍(Ⅲ)。在碱性条件下能被氯、溴氧化，却不能被碘氧化。可由硝酸镍或六氨合镍(Ⅱ)硝酸盐溶液中加入氢氧化钾可得，用作氧化催化剂。

表面修饰^[2]

众所周知，镍电极电池容量都是采用正极容量控制设计，正极活 性材料氢氧化镍的电性能在很大程度上决定着电池性能。利用表面修饰技术改进 和提高氢氧化镍的电化学性能，业已在技术上得到证实和应用。

US6,083,642(July 4，2000)和CN1089196C可以说是有关氢氧化镍表面改性技术专利文献中的代 表。前者用钴氧化物包覆在氢氧化镍粒子表面，其中的钴主要呈γ-CoOOH形式， 钴的平均氧化态大于3，这种氢氧化镍的特点是活性物利用率较高，在过放电和 短循环后的容量恢复率较高；后者采用一种动态积分加料方式，在氢氧化镍表面 包覆钴的氢氧化物，在随后的热处理过程中，使包覆层中钴的价态发生转化，该 项技术的主要特点是在包覆层与原球粒表面之间生成一过渡层，包覆层紧密不脱落，包覆效果较好。

但是，由于包覆成分的单一性、大量钴包覆成本偏高以及包 覆成型过程中钴的价态不易准确控制等原因而影响产品质量、振实密度、成本和 一致性、使用范围，特别是电池的高温充放电性能差，50℃高温充电效率只有常温的80％左右。作为动力电池，由于其用途的特殊性和使用环境的复杂性，对它的电化学性能和工艺性能的要求均比普通电池要高。动力电池的性能指标主要 为电池的比能量、比功率、恶劣环境适用性、安全性、一致性以及成本等。特别是动力电池对氢氧化镍的高温充放电性能要求更高。因此，上述类型表面改性的 氢氧化镍也仅适用于小型电池，而难于满足用作动力电池正极材料地高温性能要求。

CN200410022935.6优化了氢氧化镍包覆层的晶体结构，提高氢氧化镍的比能量、振实密度，降低生产成本。CN200410022935.6优化了包覆成分，提高包覆效果，扩大氢氧化镍的使用范围，提高 高温充电效率，由此制备的氢氧化镍既可以适用于小型电池，也可以满足动力电池正极材料的高温性能要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案之一是：用含有球形氢氧化镍母体的料浆作原料，在搅拌条件下，料浆温度30-80℃，并流连续加入浓度分别为0.5～2mol/L含有Co、Zn的硫酸镍溶液，1～5mol/L氨水溶液和2～6mol/L氢氧化钠溶液，PH值为11.2-11.8，反应时间1-6小时，使得料浆中的氢氧化镍的包 覆层质量为原有母体球形氢氧化镍质量的3～16％，料浆陈化1-3小时；洗涤、过滤、干燥，得到具有细微晶结构、紧密光滑包覆层的组成与母体相同的氢氧化镍产品。

应用^[3-4]

CN201711309111.0公开了一种碱性二次电池用氢氧化镍复合正极材料的制备方法，包括步骤：(1)将氢氧化钠水溶液、EDTA水溶液和混合盐水溶液分别连续滴入到氢氧化镍的悬浊液的反应釜中并搅拌，将所得的产物进行分离，所得固体物质用去离子水清洗，烘干，得到钴、镁掺杂氢氧化镍活性物质；(2)将碳气凝胶、氢氧化钴与钴镁掺杂氢氧化镍、以及纳米锌粉混合均匀，加入上述木素和聚四氟乙烯粘结剂与适量水搅拌均匀即得氢氧化镍复合正极材料。本发明制备的碱性二次电池用氢氧化镍复合正极材料，在维持高能量的密度的同时，提高了其导电性和循环稳定性，因此该材料在用于碱性二次电池时，使得电池具有高的比容量以及较长的使用寿命。

CN201110031535.1涉及一种覆γ-羟基氧化钴球形氢氧化镍正极材料的制备方法，该方法以覆氢氧化钴球形氢氧化镍为前驱体，将前驱体加热并喷淋碱金属氢氧化物水溶液把两者混合均匀，再通氧气将氢氧化钴氧化，使氢氧化钴转化为高价γ-羟基氧化钴，氧化时采用机械搅拌与超声波搅拌相结合，防止覆γ-羟基氧化钴球形氢氧化镍颗粒的抱团，使碱金属离子能嵌入到γ-羟基氧化钴层状结构的晶格中。

氧化反应结束后在氧化反应锅中加入一定温度的氢氧化锂碱性水溶液对覆γ-羟基氧化钴球形氢氧化镍进行保温处理，保温时也采用机械搅拌与超声波搅拌，使锂离子能嵌入到γ-羟基氧化钴的层状结构中，得到覆γ-羟基氧化钴球形氢氧化镍经洗涤烘干后再采用超声波振筛机过筛。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] [中国发明,中国发明授权] CN200410022935.6 球形氢氧化镍表面修饰方法

[3] CN201711309111.0一种碱性二次电池用氢氧化镍复合正极材料的制备方法

[4] CN201110031535.1一种覆γ-羟基氧化钴球形氢氧化镍正极材料的制备方法