背景技術：

1、堿性電化學電池單元可以通常被稱為lr6(aa)、lr03(aaa)、lr14(c)和lr20(d)的電池單元大小商購獲得。所述電池單元的圓柱形形狀必須符合由如國際電工委員會(international?electrotechnical?commission)等組織制定的尺寸標準。所述電化學電池單元被消費者用來為各種電氣裝置(例如，時鐘、收音機、玩具、電子游戲機、通常包含閃光燈單元的膠片相機以及數(shù)碼相機)供電。此類電氣裝置具有各種放電條件，如從低漏極到相對高漏極。

2、由于電池的形狀和大小通常是固定的，因此電池制造商必須修改電池單元特性以提高性能。關于解決如何改進特定裝置(如數(shù)碼相機)中的電池性能的問題作出的嘗試通常涉及改變電池單元的內部構造。例如，已通過增加電池單元內使用的活性材料的數(shù)量對電池單元構造進行修改。

3、包含羥基氧化鎳(niooh)、二氧化鎳(nio2)和各種形式的氧化鎳、鎳酸鹽和羥基氧化鎳在內的高價鎳材料由于其高容量和電池單元電壓而可在堿性系統(tǒng)中用作陰極材料。具體地，經脫鋰的linio2(如lixnio2(其中x<<1))的氧化態(tài)高于3+，這潛在地使放電容量比emd(mno2)的放電容量高得多。然而，鎳酸鹽lixnio2在本質上不穩(wěn)定，并且其在高溫下會快速降解。此外，這些材料在電解質水溶液中在熱力學上不穩(wěn)定，會導致鎳陰極發(fā)生電化學還原(電極容量損失)。因此，相較于含有一些其它陰極材料的電池，具有高價鎳陰極的堿性電池的貨架期限是有限的。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一實施例是一種鎳酸鹽材料，所述鎳酸鹽材料具有x射線衍射(xrd)圖，所述xrd圖包括約12°-14°2θ的第一峰、約18°-21°2θ的第二峰、約24°-25°2θ的第三峰以及約36°-43°2θ的第四峰集合。在一替代性實施例中，經脫鈉的鎳酸鹽材料具有xrd圖，所述xrd圖具有這四個峰或峰集合中的至少1者、2者、3者或4者。

2、一實施例是一種制備經過硫酸鹽處理的經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽的方法，所述方法包括使鎳酸鈉與過硫酸鹽溶液接觸，以產生所述經過硫酸鹽處理的經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽。

3、一實施例是一種鎳酸鹽材料，其是通過本文所述的任何方法制備的。

4、一實施例是一種堿性陰極組合物，其包括本文所述的任何鎳酸鹽材料以及電解二氧化錳(emd)。

5、一實施例是一種堿性陰極組合物，其包括本文所述的任何經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽材料、電解二氧化錳、石墨和粘合劑。

6、一實施例是一種經預老化的β鎳酸鹽材料，所述經預老化的β鎳酸鹽材料具有x射線衍射(xrd)圖，所述xrd圖包括約50.0°-52.0°2θ的第一峰、約53.6°-56.8°2θ的第二峰、約60.8°-62.6°2θ的第三峰、約66.4°-67.5°2θ的第四峰以及約67.4°-68.6°2θ的第五峰。在一替代性實施例中，經脫鈉的鎳酸鹽材料具有xrd圖，所述xrd圖具有這五個峰中的至少1個、2個、3個、4個或5個峰。

7、一實施例是一種制備經預老化的β鎳酸鹽材料的方法，所述方法包括使β鎳酸鹽與包括氫氧化物的預老化溶液接觸，以產生所述經預老化的鎳酸鹽材料。

8、一實施例是一種β鎳酸鹽材料，其是通過本文所述的任何方法制備的。

9、一實施例是一種堿性陰極組合物，其包括本文所述的任何β鎳酸鹽材料以及電解二氧化錳(emd)。

10、一實施例是一種組合物，其包括本文所述的任何β鎳酸鹽材料、電解二氧化錳、石墨和粘合劑。

11、一實施例是一種堿性電化學電池單元，其包括本文所述的任何鎳酸鹽材料或組合物。

技術特征：

1.一種鎳酸鹽材料，所述鎳酸鹽材料具有x射線衍射(xrd)圖，所述xrd圖包括約12°-14°2θ的第一峰、約18°-21°2θ的第二峰、約24°-25°2θ的第三峰以及約36°-43°2θ的第四峰集合。

2.根據(jù)權利要求1所述的鎳酸鹽材料，其中所述鎳酸鹽材料為經脫鈉且經氧化的鎳酸鈉材料。

3.根據(jù)權利要求1至2中任一項所述的鎳酸鹽材料，其中所述經脫鈉的鎳酸鹽材料為包括以下相的經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽氫化物：

4.一種制備經過硫酸鹽處理的經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽的方法，所述方法包括使鎳酸鈉與過硫酸鹽溶液接觸，以產生所述經過硫酸鹽處理的經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽。

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述經過硫酸鹽處理的經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽為氧化鎳、氧化鈉鎳水合物和/或氧化鎳氫氧化物的混合物。

6.根據(jù)權利要求4至5中任一項所述的方法，其中所述經過硫酸鹽處理的經脫鈉且經氧化的鎳酸鹽包括以下相：

7.根據(jù)權利要求4至6中任一項所述的方法，其中過硫酸鹽與鎳的摩爾比為約2-4。

8.根據(jù)權利要求4至7中任一項所述的方法，其中所述鎳酸鈉與過硫酸鹽溶液接觸約1-72小時的時間段。

9.根據(jù)權利要求4至8中任一項所述的方法，其中所述方法在小于或等于50℃的溫度下進行。

10.根據(jù)權利要求4至9中任一項所述的方法，其中所述過硫酸鹽溶液的ph為約12-14。

11.根據(jù)權利要求4至10中任一項所述的方法，其中所述過硫酸鹽溶液包括選自由過硫酸鉀和過硫酸鈉組成的組的過硫酸鹽。

12.一種鎳酸鹽材料，其是通過根據(jù)權利要求4至11中任一項所述的方法制備的。

13.一種堿性陰極組合物，其包括根據(jù)權利要求1至3和12中任一項所述的鎳酸鹽材料以及電解二氧化錳(emd)。

14.根據(jù)權利要求13所述的組合物，其中按重量計，鎳與錳的比率為約99:1至1:99。

15.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其中按重量計，鎳與錳的比率為約10:90至50:50。

16.根據(jù)權利要求13至15中任一項所述的組合物，其進一步包括石墨和粘合劑。

17.根據(jù)權利要求16所述的組合物，其中相對于所述鎳酸鹽、所述emd、所述石墨和所述粘合劑的總重量，所述鎳酸鹽材料以約8.8-45.1wt.％的量存在，所述emd以約48-84.3wt.％的量存在，所述石墨以約3-8wt.％的量存在，并且所述粘合劑以約0.1-5wt.％的量存在。

18.根據(jù)權利要求16所述的組合物，其中所述鎳酸鹽材料和emd材料組合的總重量百分比為約92-97wt.％，所述石墨以約2-7wt.％的量存在，并且所述粘合劑以約0.1-1.0wt.％的量存在。

19.一種經預老化的β鎳酸鹽材料，所述經預老化的β鎳酸鹽材料具有x射線衍射(xrd)圖，所述xrd圖包括約50.0°-52.0°2θ的第一峰、約53.6°-56.8°2θ的第二峰、約60.8°-62.6°2θ的第三峰、約66.4°-67.5°2θ的第四峰以及約67.4°-68.6°2θ的第五峰。

20.根據(jù)權利要求19所述的經預老化的β鎳酸鹽材料，其中所述β鎳酸鹽材料已通過使β鎳酸鹽在包括氫氧化物的預老化溶液中預老化進行制備。

21.根據(jù)權利要求20所述的經預老化的β鎳酸鹽材料，其中所述預老化溶液包括選自由lioh、naoh和koh組成的組的氫氧化物。

22.根據(jù)權利要求19至21中任一項所述的經預老化的β鎳酸鹽材料，其中所述預老化溶液的氫氧化物濃度為約0.005m至約1m。

23.根據(jù)權利要求19至22中任一項所述的經預老化的β鎳酸鹽材料，其中所述預老化溶液與所述β鎳酸鹽的比率為約1ml/g至約200ml/g。

24.根據(jù)權利要求19至23中任一項所述的經預老化的β鎳酸鹽材料，其中所述經預老化的β鎳酸鹽已預老化約1-60分鐘的時間段。

25.根據(jù)權利要求19至24中任一項所述的經預老化的β鎳酸鹽材料，其中所述預老化溶液處于約0℃至約40℃的溫度下。

26.根據(jù)權利要求19至25中任一項所述的經預老化的β鎳酸鹽材料，其中所述經預老化的β鎳酸鹽包括β鎳酸鹽、氧化鎳、β羥基氧化鎳或其組合。

27.一種制備經預老化的β鎳酸鹽材料的方法，所述方法包括使β鎳酸鹽與包括氫氧化物的預老化溶液接觸，以產生所述經預老化的鎳酸鹽材料。

28.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中所述預老化溶液包括選自由lioh、naoh和koh組成的組的氫氧化物。

29.根據(jù)權利要求27至28中任一項所述的方法，其中所述預老化溶液的氫氧化物濃度為約0.005m至約1m。

30.根據(jù)權利要求27至29中任一項所述的方法，其中所述預老化溶液與所述β鎳酸鹽的比率為約1ml/g至約200ml/g。

31.根據(jù)權利要求27至30中任一項所述的方法，其中所述β鎳酸鹽與所述預老化溶液接觸約1-60分鐘的時間段。

32.根據(jù)權利要求27至31中任一項所述的方法，其中所述預老化溶液處于約0℃至約40℃的溫度下。

33.一種β鎳酸鹽材料，其是通過根據(jù)權利要求27至32中任一項所述的方法制備的。

34.一種堿性陰極組合物，其包括根據(jù)權利要求19至26和33中任一項所述的β鎳酸鹽材料以及電解二氧化錳(emd)。

35.根據(jù)權利要求34所述的組合物，其中按重量計，鎳與錳的比率為約99:1至1:99。

36.根據(jù)權利要求35所述的組合物，其中按重量計，鎳與錳的比率為約10:90至50:50。

37.根據(jù)權利要求34至36中任一項所述的組合物，其進一步包括石墨和粘合劑。

38.根據(jù)權利要求37所述的組合物，其中相對于所述鎳酸鹽、所述emd、所述石墨和所述粘合劑的總重量，所述鎳酸鹽材料以約8.8-45.1wt.％的量存在，所述emd以約48-84.3wt.％的量存在，所述石墨以約3-8wt.％的量存在，并且所述粘合劑以約0.1-5wt.％的量存在。

39.根據(jù)權利要求37所述的組合物，其中所述鎳酸鹽材料和emd材料組合的總重量百分比為約92-97wt.％，所述石墨以約2-7wt.％的量存在，并且所述粘合劑以約0.1-1.0wt.％的量存在。

40.一種堿性電化學電池單元，其包括根據(jù)權利要求1至3、12、19至26或33中任一項所述的鎳酸鹽材料或根據(jù)權利要求13至18或34至39中任一項所述的組合物。

技術總結
公開了使用過硫酸鹽溶液來制備經脫鈉且經氧化的鎳酸鈉材料的方法以及通過此類方法制備的鎳酸鈉材料。還公開了使用氫氧化物溶液來制備經預老化的β鎳酸鹽的方法以及通過此類方法制備的β鎳酸鹽。還提供了包括電解二氧化錳以及所述經脫鈉且經氧化的鎳酸鈉和所述β鎳酸鹽的堿性陰極組合物，作為包括這些鎳酸鹽和組合物的堿性電化學電池單元。

技術研發(fā)人員：S·杜庫斯洛,D·凱利,鄭光宏
受保護的技術使用者：勁量品牌有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10