一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法

2023-05-09 00:00:16 4

專利名稱：：一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法
技術領域：
-本發明涉及一種電解氧化方法，特別是一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法。
背景技術：
：-目前氫氧化鎳作為正極活性材料被廣泛的應用於鎘鎳電池，氫鎳電池，鋅鎳電池等二次鹼性電池領域。但由於氫氧化鎳是一種導電性差的P型半導體，在電極製作過程中需要加入適量鎳粉，鈷粉或鈷的氧化物等物質作為導電劑。然而，受混和工藝條件及物料本身特性的限制，不可能保證氫氧化鎳表面均勻的形成CoOOH導電層，這就影響了活性物質的利用率。為了有效地在氫氧化鎳表面形成鈷氧化物的導電層，通常採用在球形氫氧化鎳表面包覆鈷以及鈷的氧化物，一是利用化學鍍的方法在Ni(OH)2的表面包覆多孔鎳膜和鈷膜，另外一種是利用化學沉澱方法在Ni(OH)2表面包覆一層C0(OH)2。國內外對此均有相關的專利，但對於採用電解氧化的方式在氫氧化鎳表面形成CoOOH的報導還未見報導。文獻報導的在氫氧化鎳表面包覆CoOOH，多是在包覆C0(OH)2的基礎上採用化學氧化劑將其化學氧化為CoOOH。申請號為200510048557.3的專利公開了一種採用化學氧化製備包覆CoOOH的氫氧化鎳的方法，該方法存在產品氧化度不易控制，容易造成氫氧化鎳過氧化的現象，另外由於使用化學氧化劑對環境不友好。因此開發氧化效率高，氧化度易控制的綠色環保電解工藝具有很大的實用價值。
發明內容本發明的目的是提供一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法，其氧化效率高，氧化度易控制且友好環境。本發明的技術方案是，一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法，其特徵在於用鋰離子電池用的隔膜或鹼性電池用的隔膜將電解槽分隔成陽極室和陰極室，由鈦基二氧化鉛的陽極和惰性材料製成的陰極分別放入設有鹼金屬氯化物鹼性電解液的陽極室和陰極室內，將包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入陽極室內，用NaOH調至鹼性，在1.5-10伏恆壓、室溫以及攪拌下電解生成羥基氧化鈷層的氫氧化鎳。對製成的羥基氧化鈷層的氫氧化鎳進行過濾、洗滌、烘乾製成羥基氧化鈷層的氫氧化鎳。本發明與現有技術比較具有氧化效率高，氧化度易控制且對環境友好的顯著優點。附圖是本發明的電解槽的剖面圖。.具體實施例方式本發明所用電解槽結構是，在槽內用公知的鋰離子電池用的隔膜1或者鹼性電池用隔膜將電解槽分隔成陽極室3和陰極室4，陽極2和陰極5分別置於陽極室和陰極室中。陰極材料為惰性材料，陽極是鈦基二氧化鉛電極，其結構有三層鈦網基體層、Sn02和Sb03中間層、P-Pb02鍍層，其製作方法是，(l)進行基體預處理將10X5cm鈦網用10n/。HCL溶液煮沸1小時再在10%的草酸溶液中煮沸2小時，用丙酮超聲波清洗10min，晾乾備用；(2)塗制中間層配製一定比例的SnCl4和SbCl3的鹽酸-正丁醇溶液，用毛刷將其均勻地塗在基體上，然後用電熱風吹乾，再在120-140。C條件下千燥15分鐘，再塗再乾燥，重複5-7次後，在450-50(TC條件下烘焙熱解l小時後用蒸餾水衝洗，晾乾備用；(3)電鍍製備e-Pb02的表面層將上述電極浸入加有一定量NaF和HN03的硝酸鉛水溶液中，以銅板為陰極，在65t溫度下以3.5A/n^的電流密度下電鍍4小時，鍍完後用蒸餾水衝洗，晾乾備用。本發明以析氯電位低，析氧過電位高的鈦基二氧化鉛電極作為陽極，惰性材料為陰極，電解槽的陽極室和陰極室用隔膜隔開，電解液採用鹼金屬的氯化物的鹼性溶液，將包覆了氫氧化鈷的氫氧化鎳置於電解槽的陽極室中，控制電解電壓在室溫下進行電解，發生如下反應陽極室Co(OH)2—e'=CoOOH+H+2CL—e-=CX2CL2+OH_—CLO+H204Co(OH)2+2CLCT—4CoOOH+2CL+2H20。陰極室2H20+e-—H2+20H-鈦基二氧化鉛電極氧過電位高，氧化能力強，導電性好，耐腐蝕，在陽極室除了將氫氧化鎳表層的氫氧化鈷直接氧化成羥基氧化鈷之外，還可將電解液中的cr氧化為ci2，而ci2與電解液中的OH.結合成cicr，生成的cicr可將Co(OH)2氧化成CoOOH，電解液中的cr實際上起到了催化劑的作用,電解氧化與化學氧化有機的結合使得氧化效率大大提高；用隔膜將陽極室和陰極室隔開，避免了陰極產生的氫氣對羥基氧化鈷的還原作用，使得氧化效率最大程度的提高。同時，通過電解條件(諸如電解電壓，電流，時間等)的控制，可有效地進行產品氧化度的控制，避免了化學氧化容易出現的過氧化現象。本發明通過電解條件可以控制Cl2的析出量，使Cl2與溶液中OH-反應生成C10—的速率與C10'氧化Ni(OH)2被消耗的速率相等，可以避免Cl2的逸出，反應完後過濾的母液只要補充一定量的KC1並調整pH值後就可以繼續循環使用，這可以避免廢液的排放。因此本發明不僅高效，氧化度容易控制而且對環境友好，適宜於工業化生產。本發明有以下實施例實施例1、以鈦基二氧化鉛電極(10cmX5cm)為陽極，不鏽鋼為陰極，分別置於用鹼性電池隔膜隔開的陽極室和陰極室，將20g包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入盛有400ml3MKC1溶液的電解槽陽極室裡，用NaOH調節其pH值為13，然後在攪拌下採用恆壓方式進行電解，電壓控制在5V，室溫下電解3h，將達到所需氧化度的產品過濾，洗滌，6(TC乾燥6小時，得本發明樣表l.不同電解時間的氧化度tableseeoriginaldocumentpage5實施例2、以鈦基二氧化釕電極(10cmX5cm)為陽極，鈦片為陰極，分別置於用鹼性電池隔膜隔開的陽極室和陰極室，將20g包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入盛有400ml5MKC1溶液的電解槽陽極室裡，用NaOH調節其pH值為11，然後在攪拌下採用恆壓方式進行電解，電壓控制在7V，室溫下電解3h，將達到所需氧化度的產品過濾，洗滌，8CTC乾燥5小時，得本發明樣表2.不同電解時間的氧化度電解時間(min)3060卯120150180氧化度(％)24.648.563.174.487.298.7實施例3、以鈦基二氧化銥電極(10cmX5cm)為陽極，鎳片為陰極，分別置於用鹼性電池隔膜隔開的陽極室和陰極室，將20g包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入盛有400ml3MNaCl溶液的電解槽陽極室裡，用KOH調節其pH值為13，然後在攪拌下採用恆壓方式進行電解，電壓控制在6V，室溫下電解3h，將達到所需氧化度的產品過濾，洗滌，10(TC乾燥4小時，得本發明樣表3.不同電解時間的氧化度電解時間(min)3060卯120150180氧化度(%)27.251.366.877.389.799.6實施例4、以鈦基二氧化釕銥電極(10cmX5cm)為陽極，石墨為陰極，分別置於用鋰離子電池隔膜隔開的陽極室和陰極室，將40g包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入盛有400ml1MKC1溶液的電解槽陽極室裡，用NaOH調節其pH值為10，然後在攪拌下採用恆壓方式進行電解，電壓控制在3V，室溫下電解3h，將達到所需氧化度的產品過濾，洗滌，8(TC乾燥6小時，得本發明樣表4.不同電解時間的氧化度tableseeoriginaldocumentpage7實施例5、以鈦基二氧化鉛電極2X(10cmX5cm)為陽極，泡沫鎳為陰極，分別置於用鋰離子電池隔膜隔開的陽極室和陰極室，將100g包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入盛有400ml3MKCL溶液的電解槽陽極室裡，用NaOH調節其pH值為13，然後在攪拌下採用恆壓方式進行電解，電壓控制在5V，室溫下電解3h，將達到所需氧化度的產品過濾，洗滌，6(TC乾燥6小時，得本發明樣品。表5.不同電解時間的氧化度tableseeoriginaldocumentpage7權利要求1、一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法，其特徵在於用鋰離子電池用的隔膜或鹼性電池用的隔膜將電解槽分隔成陽極室和陰極室，由鈦基二氧化鉛的陽極和惰性材料製成的陰極分別放入設有鹼金屬氯化物鹼性電解液的陽極室和陰極室內，將包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入陽極室內，用NaOH調至鹼性，在1.5-10伏恆壓、室溫以及攪拌下電解生成羥基氧化鈷層的氫氧化鎳。2、如權利要求1的一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法，其特徵在於對製成的羥基氧化鈷層的氫氧化鎳進行過濾、洗滌、烘乾製成羥基氧化鈷層的氫氧化鎳。全文摘要本發明公開了一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法，本發明的目的是提供一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法，其氧化效率高，氧化度易控制且友好環境。本發明的技術方案是，一種電解包覆羥基氧化鈷層的氫氧化鎳的方法，用鋰離子電池用的隔膜或鹼性電池用的隔膜將電解槽分隔成陽極室和陰極室，由鈦基二氧化鉛的陽極和惰性材料製成的陰極分別放入設有鹼金屬氯化物鹼性電解液的陽極室和陰極室內，將包覆Co(OH)2的Ni(OH)2加入陽極室內，用NaOH調至鹼性，在1.5-10伏恆壓、室溫以及攪拌下電解生成羥基氧化鈷層的氫氧化鎳。本發明用於製備二次鹼性電池。文檔編號H01M4/04GK101117725SQ20071005476公開日2008年2月6日申請日期2007年6月28日優先權日2007年6月28日發明者上官恩波,鋒吳,尹正中,常照榮,徐擁軍,湯宏偉,迪程申請人:河南師範大學;河南新飛科隆電源有限公司