一種用于鋰離子電池的氫氧化鎳負(fù)極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鋰離子電池的負(fù)極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益突出，如何充分利用和開(kāi)發(fā)新能源，實(shí)現(xiàn)低碳減排，已成為世界各國(guó)共同關(guān)注的問(wèn)題。發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等清潔可再生能源發(fā)電技術(shù)，是有效緩解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中面臨的能源、環(huán)境、資源之間矛盾的有效途徑。但是，風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能具有不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可控等非穩(wěn)定性，無(wú)法直接并入電網(wǎng)，需要利用儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)后再加以利用。在各種儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能具有無(wú)污染、效率高、使用安全、應(yīng)用靈活及長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，最符合當(dāng)今能源的發(fā)展方向需求。在現(xiàn)有的電化學(xué)儲(chǔ)能體系中，鋰離子電池由于具有放電電壓高、能量密度大、自放電低、無(wú)記憶效應(yīng)、環(huán)境友好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，成為便攜式電子設(shè)備產(chǎn)品和電動(dòng)汽車電源。目前商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極主要采用石墨類碳材料，但它的理論比容量較低，僅為372 mAh/g，造成鋰離子電池的比容量較低；另一方面，石墨類碳材料的嵌鋰電位主要集中在0~0.1 V (vs.Li/Li+)范圍內(nèi)，這與金屬鋰的沉積電位非常接近，不利于電池的安全性。因此開(kāi)發(fā)高性能的新型負(fù)極材料十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是針對(duì)現(xiàn)有商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極材料的不足，提供一種具有高容量、電化學(xué)性能穩(wěn)定可靠的用于鋰離子電池的氫氧化鎳負(fù)極材料的制備方法。
[0004]具體步驟為:
(I)將二價(jià)鎳鹽用蒸餾水溶解，配成鎳離子濃度為0.1-0.5 mol/L的鎳鹽溶液。
[0005](2)將氫氧化鉀或氫氧化鈉用蒸餾水溶解，配成氫氧化鉀或氫氧化鈉濃度為1~5mol/L的堿溶液。
[0006](3)控制反應(yīng)溫度為60 °C，在攪拌條件下將步驟(2)所得堿溶液滴加到步驟(I)所得的鎳鹽溶液中，控制滴加速度，使反應(yīng)體系的PH值保持在11.0，反應(yīng)3小時(shí)后停止攪拌并將所得沉淀在60°C于母液中陳化15小時(shí)，陳化后抽濾、用蒸餾水洗滌至中性，得到綠色氫氧化鎳沉淀。
[0007](4)將步驟(3)所得的綠色氫氧化鎳沉淀在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，得到用于鋰離子電池的氫氧化鎳負(fù)極材料。
[0008]所述二價(jià)鎳鹽為硫酸鎳或硝酸鎳。
[0009]本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單、條件容易控制、成本低廉，有利于大規(guī)模推廣和生產(chǎn)，制得的氫氧化鎳作為鋰離子電池負(fù)極材料具有比容量高、電化學(xué)性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，是一種非常有應(yīng)用潛力的鋰離子電池負(fù)極材料。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1:
(I)將硫酸鎳用蒸餾水溶解，配成鎳離子濃度為0.1 mol/L的硫酸鎳鹽溶液。
[0011](2)將氫氧化鈉用蒸餾水溶解，配成氫氧化鈉濃度為I mol/L的堿溶液。
[0012](3)控制反應(yīng)溫度為60 °C，在攪拌條件下將步驟(2)所得氫氧化鈉堿溶液滴加到步驟(I)所得的硫酸鎳鹽溶液中，控制滴加速度，使反應(yīng)體系的PH值保持在11.0，反應(yīng)3小時(shí)后停止攪拌并將所得沉淀在60°C于母液中陳化15小時(shí)，陳化后抽濾、用蒸餾水洗滌至中性，得到綠色氫氧化鎳沉淀。
[0013](4)將步驟(3)所得的綠色氫氧化鎳沉淀在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，即得到用于鋰離子電池的氫氧化鎳負(fù)極材料。
[0014]將所得的氫氧化鎳負(fù)極材料與乙炔黑、聚偏氟乙烯按照6:4:1的質(zhì)量比混合，再與氮甲基吡咯烷酮溶劑混合，調(diào)勻成漿狀后均勻涂覆在銅箔上，在80 °C下真空干燥10小時(shí)，然后沖裁制得氫氧化鎳電極片。以氫氧化鎳電極片為研宄電極，金屬鋰片為對(duì)電極，聚丙烯多孔膜為隔膜，1.0 mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合液(W(EC): W(DMC): W(DEC) = 1:1:1)為電解液，在充滿氬氣的手套箱中組裝成扣式電池。測(cè)試時(shí)，溫度為室溫，采用恒電流充放電，電流密度為100 mA/g，電壓范圍為0.02-3.0 V。所得氫氧化鎳電極的首次嵌鋰容量為2598 mAh/g，可逆脫鋰容量為1458 mAh/g，30次循環(huán)后可逆嵌鋰容量為1347 mAh/g。
[0015]實(shí)施例2:
(I)將硫酸鎳用蒸餾水溶解，配成鎳離子濃度為0.3 mol/L的硫酸鎳鹽溶液。
[0016](2)將氫氧化鉀用蒸餾水溶解，配成氫氧化鉀濃度為3 mol/L的堿溶液。
[0017](3)控制反應(yīng)溫度為60 °C，在攪拌條件下將步驟(2)所得氫氧化鉀堿溶液滴加到步驟(I)所得的硫酸鎳鹽溶液中，控制滴加速度，使反應(yīng)體系的PH值保持在11.0，反應(yīng)3小時(shí)后停止攪拌并將所得沉淀在60°C于母液中陳化15小時(shí)，陳化后抽濾、用蒸餾水洗滌至中性，得到綠色氫氧化鎳沉淀。
[0018](4)將步驟(3)所得的綠色氫氧化鎳沉淀在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，即得到用于鋰離子電池的氫氧化鎳負(fù)極材料。
[0019]將所得的氫氧化鎳負(fù)極材料與乙炔黑、聚偏氟乙烯按照6:4:1的質(zhì)量比混合，再與氮甲基吡咯烷酮溶劑混合，調(diào)勻成漿狀后均勻涂覆在銅箔上，在80 °C下真空干燥10小時(shí)，然后沖裁制得氫氧化鎳電極片。以氫氧化鎳電極片為研宄電極，金屬鋰片為對(duì)電極，聚丙烯多孔膜為隔膜，1.0 mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合液(W(EC): W(DMC): W(DEC) = 1:1:1)為電解液，在充滿氬氣的手套箱中組裝成扣式電池。測(cè)試時(shí)，溫度為室溫，采用恒電流充放電，電流密度為100 mA/g，電壓范圍為0.02-3.0 V。所得氫氧化鎳電極的首次嵌鋰容量為2455 mAh/g，可逆脫鋰容量為1385 mAh/g，30次循環(huán)后可逆嵌鋰容量為1215 mAh/g。
[0020]實(shí)施例3:
(I)將硫酸鎳用蒸餾水溶解，配成鎳離子濃度為0.5 mol/L的硫酸鎳鹽溶液。
[0021](2)將氫氧化鈉用蒸餾水溶解，配成氫氧化鈉濃度為5 mol/L的堿溶液。
[0022](3)控制反應(yīng)溫度為60 °C，在攪拌條件下將步驟(2)所得氫氧化鈉堿溶液滴加到步驟(I)所得的硫酸鎳鹽溶液中，控制滴加速度，使反應(yīng)體系的pH值保持在11.0，反應(yīng)3小時(shí)后停止攪拌并將所得沉淀在60°C于母液中陳化15小時(shí)，陳化后抽濾、用蒸餾水洗滌至中性，得到綠色氫氧化鎳沉淀。
[0023](4)將步驟(3)所得的綠色氫氧化鎳沉淀在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，即得到用于鋰離子電池的氫氧化鎳負(fù)極材料。
[0024]將所得的氫氧化鎳負(fù)極材料與乙炔黑、聚偏氟乙烯按照6:4:1的質(zhì)量比混合，再與氮甲基吡咯烷酮溶劑混合，調(diào)勻成漿狀后均勻涂覆在銅箔上，在80 °C下真空干燥10小時(shí)，然后沖裁制得氫氧化鎳電極片。以氫氧化鎳電極片為研宄電極，金屬鋰片為對(duì)電極，聚丙烯多孔膜為隔膜，1.0 mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合