專利名稱：高活性球形氫氧化鎳的生產方法
技術領域：
本發明是涉及金屬氫化物—鎳電池用的高活性球形氫氧化鎳的生產方法。主要就是氫氧化鎳粉末通過調整反應體系攪拌速度達到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5-1.8g/ml的方法。
氫氧化鎳粉末主要用作鎳鎘和鎳氫電池及堿蓄電池等的正極活性材料，目前通用的制法是在有氨水存在的前提下將苛性鈉和苛性鉀等的苛性堿溶液作用于硝酸鎳和硫酸鎳等的鎳鹽水溶液，在反應過程中，通過固定體系內加入各種物料的濃度和加入量、體系PH值、攪拌速度，產生球形或類球形氫氧化鎳沉淀，然后經過固液分離、水洗、干燥等工序得到氫氧化鎳。這樣得到的氫氧化鎳難于滿足現代MH-Ni電池高填充密度和高電容量的要求。
日本公開特許特開平8-119636公布了氫氧化鎳的制造方法將鎳鹽溶液、苛性堿溶液、氨水溶液連續注入反應器并同時攪拌。反應過程中控制反應體系的PH值。待反應液達到反應容器容量時，去除反應體系中媒體液，使反應體系中反應液減少，然后繼續注入鎳鹽溶液、苛性堿溶液、氨水溶液。經反復操作后生成氫氧化鎳。得到產品振實密度達1.9-2.2g/ml。這種氫氧化鎳的制造控制方法雖然能夠得到具有較高振實密度的產品，但仍不能滿足現代MH-Ni電池用高活性球形氫氧化鎳XRD曲線(101)面半高寬的要求，而且操作麻煩，生產效率低。
日本公開特許特開平9-283135公布了氫氧化鎳的最新制法在備有合成鎳氨絡合物的合成槽、氫氧化鎳反應液連續溢出的反應器，其反應得到氫氧化鎳振實密度達到2.0g/ml，其內部組織呈周期性變化。該制造控制方法得到的產品仍不能滿足現代MH-Ni電池用高電性能的需要，而且其產品質量在一個周期內是不穩定的，控制不穩定。
本發明的目的就是提供一種能滿足金屬氫化物—鎳電池用的XRD曲線(101)面半高寬大、產品質量穩定的、操作簡單的高活性球形氫氧化鎳的生產方法。
本發明的目的是這樣實現的包括將鎳鹽溶液和堿溶液和濃氨水溶液連續導入反應器，通過固定反應物濃度、加料速度，反應體系內PH值、氨鎳加料摩爾比、反應溫度，并連續從溢流口溢出的生產方法，其特征在于調整反應釜內物料的攪拌速度為160-500rpm，達到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5-1.8g/ml、振實密度為2.1-2.4g/ml。
本發明的主要優點1、本發明的反應條件易于控制，手工操作即能生產出性能穩定的MH-Ni電池用高活性氫氧化鎳球形或類球形粉末產品。反應器生產能力高，一個1立方米的反應釜日產球形或類球形氫氧化鎳系粉末可達250kg，其最佳產量為150-180kg。由于產品為球形或類球形，洗滌極為方便。
2、本發明所生產的氫氧化鎳系粉末為球形或類球形，松裝密度和振實密度高，分別可達1.5-1.8g/ml、2.1-2.4g/ml。該粉末在制成電極前調成糊狀時，流動性好，填充密度高。
3、本發明生產條件所生產的氫氧化鎳產品半高寬大，在0.85度以上，其最佳半高寬范圍在0.85-1.1度之間。該產品制成MH-Ni電池后放電容量高，且平均壽命達到500周以上。
圖1是本發明實施例1的表格。
下面對本發明的技術方案作進一步說明反應物是1.7-2.1mol/l(摩爾/升)的鎳鹽溶液(即可是硫酸鎳鹽溶液，也可是硫酸鎳和硫酸鈷、硫酸鋅的一種或多種混合鹽溶液，鎳鹽溶液摩爾濃度是指鎳鹽、鋅鹽、鈷鹽的摩爾濃度之和)和密度為0.88-0.92g/ml的濃氨水和8-9mol/l的苛性堿溶液。反應物鎳鹽溶液和堿溶液和濃氨水溶液按1.0∶1.7-2.1∶09-1.2摩爾比確定它們之間的相對流量。反應溫度為50-65攝氏度之間的某一固定值并控制在±2攝氏度。反應液的PH值在11.0-12.0之間選定某一固定值，通過調整堿溶液供給量達到控制溶液的PH值振幅為±0.2。調整反應釜內物料的攪拌速度為160-500rpm，達到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬0.85度以上，松裝密度為1.5-1.8g/ml，振實密度為2.1-2.4g/ml。
氫氧化鎳粉末可以是單純的氫氧化鎳粉末或在氫氧化鎳粉末中含有共同沉淀的氫氧化鈷、氫氧化鋅的一種或多種的共同沉淀粉末。
本發明實施方案1反應器容積1立方米，反應溶液為硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋅的混合鹽摩爾濃度2.0mol/l，氫氧化鈉溶液摩爾濃度為9.0mol/l，氨水密度為0.88-0.92g/ml。反應體系的PH值控制在11.6±0.2，反應溫度為58±1攝氏度。反應過程中鎳鹽和苛性堿溶液及氨水的滴加速度摩爾比為1∶2.15∶1.1，反應中調整攪拌速度范圍為280-350rpm。反應后氫氧化鎳顆粒為球形。連續監控20天數據(兩天測試一個數據)，見圖1。
本發明的實施方案2反應器容積1立方米，反應溶液為硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋅的混合鹽摩爾濃度2.1mol/l，氫氧化鈉溶液摩爾濃度為8.4mol/l，氨水密度為0.892g/ml。反應中氫氧化鈉、鎳鹽、氨水溶液加料摩爾比為2.1∶1.0∶1.1。反應體系的PH值控制在11.5±0.1，反應溫度為60±2攝氏度。反應中強力攪拌，攪拌速度為480rpm，反應液平均停留時間為20小時。反應后氫氧化鎳系顆粒為球形和類球形，松裝密度為1.72g/ml，振實密度為2.32g/ml，平均粒徑10.4μm，顆粒直徑范圍1-50μm，(101)面半高寬為0.95度，制成電池后測試壽命為580周。
權利要求
1.高活性球形氫氧化鎳的生產方法包括將鎳鹽溶液和堿溶液和濃氨水溶液連續導入反應器，通過固定反應物濃度、加料速度、反應體系內PH值、氨鎳加料摩爾比、反應溫度、并連續從溢流口溢出的生產方法，其特征在于調整反應釜內物料攪拌速度為160-500rpm，達到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5-1.8g/ml、振實密度為2.1-2.4g/ml。
2.根據權利要求1所述的高活性球形氫氧化鎳的生產方法，其特征在于調整反應釜內物料攪拌速度為280-350rpm。
3.根據權利要求1所述的高活性球形氫氧化鎳的生產方法，其特征在于調整反應釜內物料攪拌速度為480rpm。
全文摘要
本發明是涉及金屬氫化物——鎳電池用的高活性球形氫氧化鎳的生產方法。本發明的特征就是在于調整反應釜內物料的攪拌速度為160－500rpm,達到控制氫氧化鎳長成球形或類球形、XRD曲線(101)面半高寬在0.85度以上、松裝密度為1.5－1.8g/ml、振實密度為2.1－2.4g/ml。本發明具有反應器生產能力高、松裝密度和振實密度高、制成的產品壽命長等特點。
文檔編號C01G53/04GK1335266SQ0011068
公開日2002年2月13日 申請日期2000年7月20日 優先權日2000年7月20日
發明者常守文, 趙泉, 李許明 申請人:常守文, 趙泉, 李許明