CN101685859A

CN101685859A - 用于碱性二次电池锌负极的活性浆料

Info

Publication number: CN101685859A
Application number: CN200810143298A
Authority: CN
Inventors: 章聪颖
Original assignee: Shenzhen Zhengxintong Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhengxintong Technology Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-03-31

Abstract

用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其包括活性氧化锌、过渡金属氧化物和水，其特征在于，还含有纳米锌粉、有机分散剂和有机粘结剂。采用本发明之活性浆料制作的镍锌电池充放电循环寿命提高一倍以上，同时可以基本解决镍锌电池储存后性能衰减问题。

Description

用于碱性二次电池锌负极的活性浆料

技术领域

本发明涉及一种碱性二次电池的负极活性浆料，特别是涉及一种用于碱性二次电池锌负极的活性浆料。

背景技术

锌镍电池寿命短，是制约锌镍电池发展的主要问题，其中原因之一就是由于锌电极浆料中的活性物质下沉、变形、锌枝晶的生成而引起。放电时，锌电极的活性物质生成氧化锌、氢氧化锌，这些产物大量溶解于强碱电解液中；充电时，由于产物的溶解性，大部分的锌酸盐不沉积在多孔的锌电极，而沉积在电解液的周围和隔膜中，这就使锌电极的传质过程产生了困难，并在电极的外部表面和某些点上形成枝状沉积物。枝晶没有附着力，易刺穿隔膜。此外，锌酸盐密度较大，趋于下沉；随着充放循环的进行，电极上部消耗，大量锌沉积于电极下部，导致电极变形，电极变形又导致有效面积减少，放电速率降低，造成电池容量迅速下降。而与此同时锌镍电池在室温下长时间贮存后，电池的性能会有一定程度的下降，主要也表现为电池的容量降低和电池寿命缩短。

发明内容

本发明旨在改进用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，使锌负极在充放电过程中能够保持表面光滑、平整，控制锌枝晶的生长及减少变形，从而改善锌电极的性能，提高电池的使用寿命，同时，电池在搁置一段时间后容量恢复性能较好。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其包括活性氧化锌、过渡金属氧化物和水，还含有纳米锌粉、有机分散剂和有机粘结剂；所述有机分散剂可使浆料中的化学物质和浆时能保持稳定，不相互发生不利反应；所述有机粘结剂可将负极活性物质粘结在一起，形成负电极。

为提高负极性能，减小负极变形，还可向其中添加Ca(OH)₂或碱金属的氟化物。

活性浆料中各物质的重量百分比优选含量为：活性氧化锌50-55％，过渡金属氧化物4-5％，纳米锌粉15-17％，有机分散剂0.1-1％，有机粘结剂3-5％，余为水。所述的过渡金属氧化物选自下述化合物中的一种或几种：Bi₂O₃、Al₂O₃、In₂O₃。

Ca(OH)₂的添加量可为0.2-0.5wt％，碱金属的氟化物添加量可为0.1-0.3wt％。

所述有机分散剂可为N44。

所述有机粘结剂可为聚四氟乙烯乳液(60％PTFE)、羟乙基纤维素(HEC)。

所述活性浆料可采用下述方法制备得到：(1)按照预定配比，称取活性氧化锌粉、纳米锌粉、过渡金属氧化物粉、Ca(OH)₂、碱金属的氟化物，加入到容器中，混合均匀；在另一带盖的搅拌分散器中加入称配好的有机分散剂和有机粘结剂，搅拌均匀；从漏斗口加入混合均匀的干粉混合物，然后加入另外一部分有机粘结剂，再在真空状态下搅拌均匀，即得到本发明之碱性二次电池锌负极活性浆料。

与现有锌负极活性浆料相比，本发明的优点在于：(1)采用本发明锌负极活性浆料制作的镍锌电池，其循环寿命可提高一倍以上；(2)采用本发明锌负极活性浆料制作的镍锌电池，在60℃±2℃条件下搁置30天后，放电循环寿命和电池容量仍能保持和恢复，基本解决了镍锌电池储存后性能衰减的问题。

附图说明

图1现有镍锌电池12A放电循环曲线图；

图2采用本发明实施例1锌负极活性浆料制成的镍锌电池12A放电循环曲线图；

图3现有镍锌电池放置后放电循环曲线图；

图4采用本发明实施例2锌负极活性浆料制成的镍锌电池放置后放电循环曲线图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。不得将这些实施例解释为对本发明保护范围的限制。

实施例1

重量百分配比：活性氧化锌粉54％，纳米锌粉16％，Bi₂O₃ 1.75％，Al₂O₃ 3％，In₂O₃ 0.04％，KF 0.14％；分散剂HEC 0.3％；粘结剂N44 0.2％，PTFE 4.3％。

制备：(1)按配比称取所需物质，将活性氧化锌粉、纳米锌粉、Bi₂O₃、Al₂O₃、In₂O₃、KF等干粉物料加入到和粉桶中混合均匀；(2)将分散剂HEC和粘结剂N44一并加入到和浆桶中，盖好和浆桶盖，设定温度在20℃，开始搅拌，并从漏斗口加入第(1)步混合均匀的干粉混合料，再加入作为粘结剂的60％浓度的PTFE乳液，在真空状态下继续搅拌均匀，即成。

分别以现有负极活性浆料和本实施例活性浆料做成负极片，配上常规的镍电极，作成镍锌电池，进行12A寿命循环测试对比实验，测试方法：电池以1.6A恒流充电60min，限电压1.9V，转恒压1.9V充电75min，限最大电流800mA。充电结束后搁置15min，以12A放电到1.0V。测试结果分别见图1和2。

从图1、2可见，采用本实施例负极活性浆料制成的电池，不但容量性能稳定，而且寿命提高一倍。

实施例2

重量百分配比：氧化锌粉52％，纳米锌粉16％，Bi₂O₃ 1.70％，Al₂O₃ 2.9％，In₂O₃ 0.04％，Ca(OH)₂ 0.3％，HEC 0.30％，N44 0.8％，PTFE 4.7％。

制备方法同实施例1。

分别采用现有负极活性浆料和本实施例负极活性浆料做成负极片，配上常规的镍电极，制成SC1800电池，进行电池放置一段时间后性能的对比实验，实验方法：电池在环境温度22℃±6℃条件下充满电后，在环境温度60℃±2℃条件下搁置30天后，在22℃±6℃条件下以1C放电到1.1V。然后作寿命循环试验：电池以2.0A恒流充电60min，限电压1.9V，转恒压1.9V充电80min，充电结束后搁置30min，以10.0A放电到1.1V 48次，20A放电到1.0V 1次，以此循环进行寿命测试。对比试验结果见图3和图4。

从图4可见，采用实施例2负极活性浆料制成的电池在放置60℃±2℃条件下搁置30天后，循环寿命仍能维持在220次以上，且容量性能保持稳定，而采用现有负极活性浆料制成的电池，不仅循环寿命只有其一半，而且容量下降速度非常快，由此可以说明，本发明负极活性浆料有效改善了镍锌电池储存后性能衰减的问题。

实施例3

重量百分配比：氧化锌粉55％，纳米锌粉15％，Bi₂O₃ 1.80％，Al₂O₃ 2.5％，In₂O₃ 0.03％，Ca(OH)₂ 0.2％，KF 0.28％，HEC 0.40％，N44 0.5％，PTFE 4.5％。

制备方法同实施例1。

本实施例负极活性浆料做成负极片，配上常规的镍电极，制成SC1800电池，进行电池放置一段时间后性能实验，实验条件同实施例2，测试结果表明该电池在放置60℃±2℃条件下搁置30天后，循环寿命仍能维持在250次以上，且容量性能保持稳定，本发明负极活性浆料也可有效改善镍锌电池储存后性能衰减的问题。

Claims

1.用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，包括活性氧化锌、过渡金属氧化物和水，其特征在于，还含有纳米锌粉、有机分散剂、有机粘结剂，并向其中添加Ca(OH)₂和/或碱金属的氟化物。

2.如权利要求1所述用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其特征在于，所述过渡金属氧化物为选自下述化合物中的一种或几种：Bi₂O₃、Al₂O₃、In₂O₃。

3.如权利要求1或2所述用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其特征在于，所述有机分散剂为N44。

4.如权利要求1或2所述用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其特征在于，所述有机粘结剂为聚四氟乙烯乳液和/或羟乙基纤维素。

5.如权利要求3所述用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其特征在于，所述有机粘结剂为聚四氟乙烯乳液和/或羟乙基纤维素。

6.如权利要求1所述用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其特征在于，所述各物质的重量百分比含量为：活性氧化锌50-55％，过渡金属氧化物4-5％，纳米锌粉15-17％，有机分散剂0.1-1％，有机粘结剂3-5％，Ca(OH)₂的重量百分比含量为0.2-0.5％，碱金属的氟化物重量百分比含量为0.1-0.3％，其余为水。