專利名稱：合金泡沫鎳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金泡沫鎳的制備方法，尤其是一種成分有別于普通泡沫鎳的新型泡沫鎳的制備方法。
背景技術(shù)：
普通泡沫鎳材料如海綿狀泡沫鎳材料作為具有多孔的金屬鎳網(wǎng)板，可作為電池正、負(fù)極板的集流體和活性物質(zhì)的載體；在制作高能電池電極板時(shí)，利用這些孔隙，可使極板活性物質(zhì)得到充分利用，減小電池內(nèi)阻，對提高電池的容量、充放電能力、放電電流等有較大難度，很難適應(yīng)現(xiàn)在動力電池的發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的旨在提供一種含有多種元素的合金泡沫鎳，從而提高電池極板的性能，改善電極活性物質(zhì)性能，增大電池容量，延長電池壽命，特別是能提高電池充放電電流及耐過充放電能力。
本發(fā)明的技術(shù)方案是合金泡沫鎳的制備方法，其特征在于由下述生產(chǎn)工藝制備而成1)、包括模芯導(dǎo)電化處理—電沉積—?dú)錃夥諊Ｗo(hù)下的熱處理；2)、所述的模芯導(dǎo)電化處理為浸涂導(dǎo)電膠，導(dǎo)電膠是高純度超細(xì)石墨分散在純水中所形成的膠體溶液，其固含量大于9％，石墨體直徑小于1微米，穩(wěn)定劑為氨水(NH3·H2O)；導(dǎo)電介質(zhì)可以是石墨、炭黑、或乙炔黑；3)、電沉積為復(fù)合電沉積，可以是連續(xù)化帶狀生產(chǎn)或是塊狀間斷作業(yè)，其整個過程在其專用設(shè)備上進(jìn)行，電沉積槽液的工藝參數(shù)如下a)氨基磺酸鹽型氨基黃酸鎳[Ni(NH2SO3)2·4H2O] 250-600g/l氯化鎳(NiCl2·6H2O) 5-20g/l氟化鈉(NaF) 1-5g/l
硼酸(H3BO3) 20-50g/l合金添加劑PH值3-3.5溫度40-50℃b)硫酸鹽型硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 180-300g/l氯化鎳(NiCl2·6H2O) 20-50g/l硼酸(H3BO3) 30-45g/l合金添加劑PH值4.0-4.5溫度40-55℃所述的熱處理是在400～1300℃之間在氫氣保護(hù)范圍下進(jìn)行的。
前述方案中，所述的模芯可以是聚氨酯、聚酯型或聚醚型，該材料是末端帶有兩個以上羥基的聚酯多元醇或聚醚多元醇和二異氰酸酯、水、表面活性劑、催化劑及其他添加劑發(fā)生聚合反應(yīng)后形成的在主鏈上含有許多重復(fù)的-NH-C-O-基團(tuán)的高分子化合物，俗稱聚氨酯海綿。模芯也可以是尼龍、聚丙烯等化學(xué)纖維或棉織纖維紡織品的網(wǎng)狀材料。
所述的電沉積工藝中，鍍層中除鎳之外還包括其他金屬元素。如鈷元素。
本發(fā)明的有益效果是本工藝生產(chǎn)的含有多種元素的合金泡沫鎳，可以提高電池極板的性能，改善電極活性物質(zhì)性能，增大電池容量，延長電池壽命，特別是能提高電池充放電電流及耐過充放電能力。特別適用于大電流鎳氫動力電池和鋰離子電池。


圖1為本發(fā)明的工藝流程框圖；圖2為本發(fā)明中模芯的導(dǎo)電化處理工藝過程框圖；圖3為本發(fā)明中電沉積工藝過程框圖；圖4為本發(fā)明中專用電沉積設(shè)備的工作原理圖；圖5為本發(fā)明中熱解氧化還原工藝框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)解決方案進(jìn)一步詳細(xì)說明
合金泡沫鎳的制備方法，由下述生產(chǎn)工藝制備而成1、包括模芯導(dǎo)電化處理—電沉積—?dú)錃夥諊Ｗo(hù)下的熱處理；見圖1。
2、所述的模芯導(dǎo)電化處理為浸涂導(dǎo)電膠，導(dǎo)電膠是高純度超細(xì)石墨分散在純水中所形成的膠體溶液，其固含量大于9％，石墨體直徑小于1微米，穩(wěn)定劑為氨水(NH3·H2O)；導(dǎo)電介質(zhì)可以是石墨、炭黑、或乙炔黑。
模芯的導(dǎo)電化處理工藝過程為海綿、預(yù)浸、浸膠、除膜、壓勻、烘干、固化、導(dǎo)電海綿。整個過程為機(jī)械化流水作業(yè)。見圖2。
21)、預(yù)浸預(yù)浸為浸膠前親水化處理過程，預(yù)浸液可為導(dǎo)電膠或氨水稀釋液，通過預(yù)浸可達(dá)到潤濕海綿和擠趕氣泡的作用。
22)、浸膠導(dǎo)電膠是高純度超細(xì)石墨分散在純水中所形成的膠體溶液，其固含量大于9％，石墨粉體直徑小于1微米，穩(wěn)定劑為氨水(NH3·H2O)，浸膠工序采用的是機(jī)械式對輥擠壓法，浸膠過程需控制導(dǎo)電膠的PH值、溫度、固含量等工藝參數(shù)，同時(shí)附加循環(huán)裝置以保證浸膠均勻性。
23)、除膜除膜過程為對輥擠壓出去浸膠后海綿所附著多余的導(dǎo)電膠，防止海綿內(nèi)含膠過多造成閉孔、堵孔現(xiàn)象。
24)、壓勻壓勻過程是為滿足導(dǎo)電海綿烘干后，滿足一定導(dǎo)電能力要求所必須的工序、電阻可通過調(diào)整除膜、壓勻輥的壓緊力達(dá)到工藝要求。
25)、烘干海綿經(jīng)上述處理后必須立即進(jìn)行烘干，已達(dá)到定型的目的，烘干后海綿要求干燥一致，平展無褶皺，電阻符合工藝要求。烘干溫度要求45℃-63℃。
26)、固化將烘干后的海綿置于一定溫度下保持一定時(shí)間為固化。固化的目的是提高導(dǎo)電膠同海綿的結(jié)合力，固化時(shí)間為4小時(shí)，固化溫度聚酯型海綿為120℃，聚醚型海綿為80℃。
所述的模芯可以是聚氨酯、聚酯型或聚醚型，該材料是末端帶有兩個以上羥基的聚酯多元醇或聚醚多元醇和二異氰酸酯、水、表面活性劑、催化劑及其他添加劑發(fā)生聚合反應(yīng)后形成的在主鏈上含有許多重復(fù)的-NH-C-O-基團(tuán)的高分子化合物，俗稱聚氨酯海綿。模芯也可以是尼龍、聚丙烯等化學(xué)纖維或棉織纖維紡織品的網(wǎng)狀材料。
3、電沉積為復(fù)合電沉積。見圖3。
模芯經(jīng)導(dǎo)電化處理后以特殊的電沉積方式進(jìn)行電鑄，形成合金金屬含量不同的合金泡沫鎳，可以是連續(xù)化帶狀生產(chǎn)或是塊狀間斷作業(yè)，其整個過程在其專用設(shè)備上進(jìn)行，電沉積槽液的工藝參數(shù)如下a)氨基磺酸鹽型氨基黃酸鎳[Ni(NH2SO3)2·4H2O] 250-600g/l氯化鎳(NiCl2·6H2O) 5-20g/l氟化鈉(NaF) 1-5g/l硼酸(H3BO3) 20-50g/l合金添加劑PH值 3-3.5溫度 40-50℃b)硫酸鹽型硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 180-300g/l氯化鎳(NiCl2·6H2O) 20-50g/l硼酸(H3BO3) 30-45g/l合金添加劑PH值 4.0-4.5溫度 40-55℃專用電沉積設(shè)備使合金添加劑能夠均勻的分布在鍍液中，并隨著電沉積過程的進(jìn)行合金金屬的析出自動補(bǔ)加，并可通過合金添加劑含量的控制來控制合金金屬在泡沫鎳中的含量，同時(shí)在生產(chǎn)過程中，通過中央微機(jī)利用大量傳感器對各種工藝參數(shù)進(jìn)行自動監(jiān)控并隨時(shí)自動調(diào)整，另外又引入了陽極自動密實(shí)裝置，保證了陽極材料的均勻性，最終保證了產(chǎn)品性能的可靠性與穩(wěn)定性。其工作原理簡圖見圖4。
電沉積工藝中，鍍層中除鎳之外還包括其他金屬元素。如鈷元素。
4、所述的熱處理是在400～1300℃之間在氫氣保護(hù)范圍下進(jìn)行的。
該工藝過程是將仍存留在泡沫鎳內(nèi)部的海綿骨架通過明火燃燒的方法加以清除，熱分解方法分為電熱法、氫氣燃燒法。經(jīng)熱解處理過的泡沫鎳進(jìn)一步高溫氧化處理以除去海綿的殘留物、積炭，然后在氫氣氛圍下還原燒結(jié)，改善其晶格結(jié)構(gòu)，最終得到性能良好的泡沫鎳，其工藝流程見圖5。
權(quán)利要求
1.一種合金泡沫鎳的制備方法，其特征在于由下述生產(chǎn)工藝制備而成1)、包括模芯導(dǎo)電化處理-電沉積-氫氣氛圍保護(hù)下的熱處理；2)、所述的模芯導(dǎo)電化處理為浸涂導(dǎo)電膠，導(dǎo)電膠是高純度超細(xì)石墨分散在純水中所形成的膠體溶液，其固含量大于9％，石墨體直徑小于1微米，穩(wěn)定劑為氨水(NH3·H2O)；導(dǎo)電介質(zhì)可以是石墨、炭黑、或乙炔黑；3)、電沉積為復(fù)合電沉積，可以是連續(xù)化帶狀生產(chǎn)或是塊狀間斷作業(yè)，其整個過程在其專用設(shè)備上進(jìn)行，電沉積槽液的工藝參數(shù)如下a)氨基磺酸鹽型氨基黃酸鎳[Ni(NH2SO3)2·4H2O] 250-600g/l氯化鎳(NiCl2·6H2O)5-20g/l氟化鈉(NaF)1-5g/l硼酸(H3BO3)20-50g/l合金添加劑PH值 3-3.5溫度 40-50℃b)硫酸鹽型硫酸鎳(NiSO4·7H2O)180-300g/l氯化鎳(NiCl2·6H2O)20-50g/l硼酸(H3BO3)30-45g/l合金添加劑PH值 4.0-4.5溫度 40-55℃4)、所述的熱處理是在400～1300℃之間在氫氣保護(hù)范圍下進(jìn)行的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金泡沫鎳的制備方法，其特征在于模芯可以是聚氨酯、聚酯型或聚醚型，該材料是末端帶有兩個以上羥基的聚酯多元醇或聚醚多元醇和二異氰酸酯、水、表面活性劑、催化劑及其他添加劑發(fā)生聚合反應(yīng)后形成的在主鏈上含有許多重復(fù)的-NH-C-O-基團(tuán)的高分子化合物，俗稱聚氨酯海綿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金泡沫鎳的制備方法，其特征在于模芯也可以是尼龍、聚丙烯等化學(xué)纖維或棉織纖維紡織品的網(wǎng)狀材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金泡沫鎳的制備方法，其特征在于所述的電沉積工藝中，鍍層中除鎳之外還包括其他金屬元素。
全文摘要
一種合金泡沫鎳的制備方法，屬于電化學(xué)領(lǐng)域，主要解決合金泡沫鎳的制備問題。它的生產(chǎn)工藝為模芯導(dǎo)電化—電沉積—?dú)錃夥諊Ｗo(hù)下的熱處理。用本發(fā)明的方法可以制備出一種泡沫鎳中合金含量均勻一致且性能良好的泡沫鎳，能大大的提高電池的大電流發(fā)電和耐過充放電能力，是現(xiàn)在動力電池的理想材料。特別適用于大電流鎳氫動力電池和鋰離子電池。
文檔編號C25D1/00GK1614099SQ20041003576
公開日2005年5月11日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者王乃用, 畢研文, 宋小斌, 黃煦昭, 蘇衍憲, 李常興, 江衍勤, 羅衍濤 申請人:菏澤天宇科技開發(fā)有限責(zé)任公司