CN104300122B - 一种镍锌电池负极材料的制备方法 - Google Patents

一种镍锌电池负极材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍锌电池负极材料的制备方法。以磷酸锌钠作为锌镍电池的活性物质，按质量比为8:1:1的磷酸锌钠、石墨、乙炔黑进行混合研磨，研磨30分钟后加入无水乙醇和PTFE乳液继续研磨至膏状浆料并涂覆在已除油的黄铜网上，置于60℃的烘箱中干燥12h即得锌负极。用所制锌负极与氢氧化镍正极片组装成模拟电池，以质量分数为25%KOH+1%LiOH的混合液为电解液进行电池性能测试，结果显示：电池的充放电性能稳定，放电比容量达到160mAh/g~180mAh/g。本发明采用的磷酸锌钠，制备工艺简单，成本低廉、对环境友好，所制电极电化学性能优良，是一种新型的负极材料。

Description

一种镍锌电池负极材料的制备方法
技术领域
本发明属于电极材料制备技术领域，特别涉及一种镍锌电池负极材料的制备方法。
背景技术
中国已经成为电池生产大国，其中以铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池为主。由于“血铅”、“镉米”、“砷毒”等重金属污染，电池成本增高，市场上迫切需要具有环保、安全、低成本、高能量等性能的新型二次电池，因而锌镍电池成为了大家关注的焦点。但由于以氧化锌为锌镍电池负极的二次电池存在枝晶、形变、钝化和自放电等问题，使得锌镍二次电池在实际生产应用中受到制约，因此，如何解决上述问题以提高锌电极的性能一直是人们的研究重点。人们试图从负极添加剂、电解液、隔膜入手去解决上述问题，虽然取得了很大的进步，但问题并没彻底解决。手性磷酸锌钠具有分子筛式的多孔状结构，能作某些有机反应的催化剂,还具有良好的吸附性，已成为新型功能材料研究的热点，也有望作为锌镍电池新型负极活性物质。
发明内容
本发明的目的是提供一种用手性磷酸锌钠作为镍锌二次电极的负极活性物质制备镍锌电池负极材料的方法。
具体步骤为：
(1)称取14.870克分析纯Zn(NO4)2·6H2O和22.480克分析纯Na3PO4·12H2O。
(2)将步骤(1)称取的分析纯Na3PO4·12H2O在研钵中磨成粉状，研磨过程中加入0.25毫升PEG-400，再将步骤(1)称取的分析纯Zn(NO4)2·6H2O分三次加入到分析纯Na3PO4·12H2O的研钵中，研磨30分钟，用保鲜膜封好，置于60℃烘箱中保温6小时，然后用蒸馏水充分洗涤4次，抽滤，再用3毫升无水乙醇洗涤，在110℃下烘干2小时即制得磷酸锌钠。
(3)按质量比8:1:1称取步骤(2)制得的磷酸锌钠、石墨和乙炔黑置于研钵中研磨30分钟，然后加入无水乙醇和PTFE乳液研磨成膏状浆料，再将膏状浆料涂覆在除过油的黄铜网上，然后置于60℃的烘箱中烘干12小时，即制得镍锌电池负极材料。
本发明方法步骤简单易行、成本低廉，所制得的电极材料具有性能稳定、环境友好、价格便宜和循环性能好的优点。
附图说明
图1为本发明实施例制备的磷酸锌钠的X-射线衍射（XRD）图谱。
图2为本发明实施例制备的锌负极与大面积泡沫镍及氧化汞电极组成的三电极体系在1wt%LiOH+25wt%KOH电解液中测试循环1次、20次、50次的循环伏安曲线（扫描速率为1mV/s）。
图3为本发明实施例制备的锌负极与氢氧化镍正极及1wt%LiOH+25wt%KOH电解液组装成的模拟电池的第12次和50次的充放电曲线，在前12次电池属于活化过程，从13次开始电池开始稳定循环。
图4为本发明实施例制备的锌负极与氢氧化镍正极及1wt%LiOH+25wt%KOH电解液组装成的模拟电池循环次数与比容量曲线。
具体实施方式
实施例：
(1)称取14.870克分析纯Zn(NO4)2·6H2O和22.480克分析纯Na3PO4·12H2O。
(2)将步骤(1)称取的分析纯Na3PO4·12H2O在研钵中磨成粉状，研磨过程中加入0.25毫升PEG-400，再将步骤(1)称取的分析纯Zn(NO4)2·6H2O分三次加入到分析纯Na3PO4·12H2O的研钵中，研磨30分钟，用保鲜膜封好，置于60℃烘箱中保温6小时，然后用蒸馏水充分洗涤4次，抽滤，再用3毫升无水乙醇洗涤，在110℃下烘干2小时即制得磷酸锌钠。X-射线衍射仪测定结果表明产物为具有手性结构的六方晶系磷酸锌钠（见附图1）。
(3)按质量比8:1:1称取步骤(2)制得的磷酸锌钠、石墨和乙炔黑置于研钵中研磨30分钟，然后加入无水乙醇和PTFE乳液研磨成膏状浆料，再将膏状浆料涂覆在除过油的黄铜网上（涂覆面积为1cm×3cm、厚度约0.3mm），然后置于60℃的烘箱中烘干12小时，即制得镍锌电池负极材料，其循环伏安曲线表明：经过50次循环完全没有衰减，还原峰值电位基本稳定在-1.5249V左右，氧化峰值电位也稳定-1.1836V左右（见附图2）；有良好的充放电平台（见附图3），其比容量可为160mAh/g~180mAh/g，充放电性能良好（见附图4）。

Claims (1)

1.一种镍锌电池负极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)称取14.870克分析纯Zn(NO3)2·6H2O和22.480克分析纯Na3PO4·12H2O；
(2)将步骤(1)称取的分析纯Na3PO4·12H2O在研钵中磨成粉状，研磨过程中加入0.25毫升PEG-400，再将步骤(1)称取的分析纯Zn(NO3)2·6H2O分三次加入到分析纯Na3PO4·12H2O的研钵中，研磨30分钟，用保鲜膜封好，置于60℃烘箱中保温6小时，然后用蒸馏水充分洗涤4次，抽滤，再用3毫升无水乙醇洗涤，在110℃下烘干2小时即制得磷酸锌钠；
(3)按质量比8:1:1称取步骤(2)制得的磷酸锌钠、石墨和乙炔黑置于研钵中研磨30分钟，然后加入无水乙醇和PTFE乳液研磨成膏状浆料，再将膏状浆料涂覆在除过油的黄铜网上，然后置于60℃的烘箱中烘干12小时，即制得镍锌电池负极材料。
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Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

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Denomination of invention: A preparation method of negative electrode material for nickel zinc battery

Granted publication date: 20160629

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Record date: 20221229