CN107195902A - 一种磷酸锌/碳复合负极材料 - Google Patents

一种磷酸锌/碳复合负极材料 Download PDF

Info

Publication number
CN107195902A
CN107195902A CN201710405005.6A CN201710405005A CN107195902A CN 107195902 A CN107195902 A CN 107195902A CN 201710405005 A CN201710405005 A CN 201710405005A CN 107195902 A CN107195902 A CN 107195902A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc phosphate
trbasic zinc
zinc
carbon
trbasic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710405005.6A
Other languages
English (en)
Inventor
杨建文
张洁
何云龙
李秋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN201710405005.6A priority Critical patent/CN107195902A/zh
Publication of CN107195902A publication Critical patent/CN107195902A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5805—Phosphides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种磷酸锌/碳复合负极活性材料，在氩气气氛下煅烧，将葡萄糖热解生成的碳覆盖在磷酸锌表面。将磷酸锌分散于葡萄糖溶液中，搅拌至水分蒸干，在氩气气氛下于600℃焙烧6h，使得葡萄糖热解生成的无定型碳包覆在磷酸锌表面，得到磷酸锌/碳复合材料。电化学测试结果表明，该复合材料作为锌镍电池负极活性物质具有良好的电化学反应活性和循环稳定性，经过100次充放电循环后，其比容量为349mA·h/g，容量保持率达96.4％，表明磷酸锌/碳复合材料作为锌镍电池负极具有优异的电化学性能。

Description

一种磷酸锌/碳复合负极材料
技术领域
本发明涉及一种新型锌负极材料，通过低温煅烧，合成出磷酸锌/碳复合材料，并以此作为锌镍二次电池的负极活性物质。
背景技术
锌镍电池因具有比能量高、比功率大、工作电压高、环境友好等特点而受到广泛关注，有望替代铅酸电池，用作动力电池。但是，由于锌镍电池存在循环寿命短、容量衰减等问题，严重阻碍了其商业化进程。导致这些问题的主要原因是锌负极活性材料在碱性电解液中的溶解。针对这些问题，研究人员开展了大量工作，结果表明，通过添加剂改性、氧化锌形貌控制、采用难溶解性锌化合物等途径，可以有效提高锌负极的电化学性能。但仍然未能从根本上解决锌镍电池的枝晶生长和锌电极变形问题。因此，对新型负极活性材料的研制是发展锌镍电池的有效途径。磷酸锌是一种锌含量较高的多孔材料，其孔洞结构和较大的比表面有利于载荷离子的迁移和电化学反应的进行。由于磷酸锌属于绝缘体，其导电性很差，并且在强碱性溶液中有一定的溶解度，这些问题对磷酸锌作为锌镍电池负极材料非常不利。本发明在磷酸锌表面经低温焙烧合成碳包覆层，较大程度地提高了磷酸锌的电化学性能。
发明内容
本发明的目的是获得一种新型磷酸锌/碳复合负极材料，以提高锌镍二次电池锌负极材料的电化学性能。
具体步骤为：
按质量比9:1称取磷酸锌和葡萄糖，先将葡萄糖溶解于20ml蒸馏水中，搅拌均匀，然后将磷酸锌添加到葡萄糖溶液中，在70℃条件下继续搅拌，直至烧杯中的水分蒸干。将烧杯在80℃下干燥5h，得到的产物转移至瓷舟中，在氩气气氛下于600℃煅烧6h，得到磷酸锌/碳复合材料。
附图说明
图1为磷酸锌和本发明实施例1制备的磷酸锌/碳复合材料的X-射线衍射谱(XRD)。
图2为本发明实施例1制备的磷酸锌/碳复合材料的透射电子显微镜(TEM)照片。
图3为本发明实施例1制备的磷酸锌/碳复合电极与氢氧化镍正极在6M KOH+0.32MLiOH电解液中的充放电曲线。
图4为本发明实施例1制备的磷酸锌/碳复合材料做负极，氢氧化镍做正极组成锌镍电池的循环充放电性能。
具体实施方式
实施例1：
称取0.2g市售分析纯葡萄糖(C6H12O6·H2O≥99.0％)溶解于20ml蒸馏水中，加入1.8g市售分析纯磷酸锌(Zn3(PO4)2·4H2O≥99.0％)，接着将烧杯置于70℃的恒温磁搅拌器中，加热搅拌至水分蒸干。将烧杯置于80℃干燥箱中，干燥5h，转移至瓷舟中，在氩气气氛下于600℃煅烧6h，得到磷酸锌/碳复合材料。X-射线衍射结果(参见附图1)表明，制备的磷酸锌/碳复合材料(附图1(b))与磷酸锌衍射峰(附图1(a))对照后未发现磷酸锌以外的衍射峰，说明包覆的碳为无定型碳；透射电子显微镜结果(参见附图2)显示，磷酸锌表面存在明显的碳包覆层。
按质量比为8:1:1的比例称取磷酸锌/碳复合材料、石墨粉、乙炔黑置于研钵中研磨30min，混合均匀后加入适量的无水乙醇和质量分数为60％的PTFE乳液，继续研磨制成膏状浆料，将浆料涂覆在黄铜网上，在对辊机上辊压成型至厚度为0.3mm，在60℃下干燥12h，裁剪，称重，得到多孔磷酸锌负极材料电极片。以市售的氢氧化镍(贵港市捷力电池有限公司提供)作锌镍电池正极，以6M KOH+0.32M LiOH溶液(试剂为市售分析纯药品)作电解液，组装成模拟锌镍电池。模拟电池的充放电曲线如附图3所示，磷酸锌/碳复合材料作为锌镍电池负极活性材料的工作电压约为1.8V，放电容量可达350mA·h/g以上。模拟电池的循环充放电性能测试测试结果如图4所示，其最高放电容量可达361.1mA·h/g，通过100次连续充放电循环后，其比容量为349mA·h/g，容量保持率达96.4％，表明磷酸锌/碳复合材料作为锌镍电池负极材料具有良好的电化学性能。

Claims (2)

1.一种磷酸锌/碳复合负极材料的制备，其特征在于具体步骤为：
称取0.2g葡萄糖溶解于20ml蒸馏水中，将烧杯置于70℃的恒温磁力搅拌器中，将1.8g磷酸锌分散于葡萄糖溶液中，加热搅拌至水分蒸干。将烧杯置于80℃干燥箱中，干燥5h，转移至瓷舟中，在氩气气氛下于600℃煅烧6h，得到磷酸锌/碳复合材料。
2.将磷酸锌/碳复合材料用作锌镍电池负极材料，磷酸锌/碳复合材料作为锌镍电池负极活性物质具有优良的电化学性能。
CN201710405005.6A 2017-06-01 2017-06-01 一种磷酸锌/碳复合负极材料 Pending CN107195902A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710405005.6A CN107195902A (zh) 2017-06-01 2017-06-01 一种磷酸锌/碳复合负极材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710405005.6A CN107195902A (zh) 2017-06-01 2017-06-01 一种磷酸锌/碳复合负极材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107195902A true CN107195902A (zh) 2017-09-22

Family

ID=59877794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710405005.6A Pending CN107195902A (zh) 2017-06-01 2017-06-01 一种磷酸锌/碳复合负极材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107195902A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1821062A (zh) * 2005-12-29 2006-08-23 上海交通大学 一种包覆碳的磷酸亚铁锂的制备方法
CN1971978A (zh) * 2005-11-23 2007-05-30 比亚迪股份有限公司 锌负极二次电池和该电池的锌负极及它们的制备方法
CN105206832A (zh) * 2015-08-27 2015-12-30 张家港智电芳华蓄电研究所有限公司 一种锌负极材料的烧结制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1971978A (zh) * 2005-11-23 2007-05-30 比亚迪股份有限公司 锌负极二次电池和该电池的锌负极及它们的制备方法
CN1821062A (zh) * 2005-12-29 2006-08-23 上海交通大学 一种包覆碳的磷酸亚铁锂的制备方法
CN105206832A (zh) * 2015-08-27 2015-12-30 张家港智电芳华蓄电研究所有限公司 一种锌负极材料的烧结制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. A nitrogen-doped-carbon/ZnO modified Cu foam current collector for high-performance Li metal batteries
CN103456936B (zh) 钠离子二次电池及其用的层状钛酸盐活性物质、电极材料、正负极和活性物质的制备方法
CN109244413A (zh) 一种基于多孔生物质碳的硫正极复合材料及其制备方法
CN107732180B (zh) 一种用于水系钠离子电池正极复合材料的制备方法
CN106252663B (zh) 金属有机骨架材料CuBDC纳米片及其制备方法和应用
CN107293710A (zh) 过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池
CN105336935A (zh) ZnO-Graphene锂离子电池负极材料的制备方法与应用
CN105047898B (zh) 一种双生球形锂离子二次电池富锂正极材料及其制备方法
CN109873149A (zh) 二硫化钼和双碳层共修饰的硫化亚锡纳米球及其制备方法
CN102244261A (zh) 通信用阀控密封铅酸蓄电池正极活性材料及制备和固化方法
CN107946564A (zh) 富钠锰基Na4Mn2O5/Na0.7MnO2复合材料及其制备方法和应用
CN107799748A (zh) 一种纳米级立方体锡酸钴和石墨烯复合材料及其制备方法与应用
CN104993131B (zh) 一种锂离子电池负极材料NiS/Ni及其制备方法
CN105084425B (zh) 一种具有无定型结构二硫化钴微米球的制备方法及应用
CN109742361A (zh) 一种复合物钠离子电池负极材料的制备方法和应用
CN108288702A (zh) 剑麻纤维基三维碳纳米片/二硫化钼/聚苯胺多级结构材料的制备及应用
CN102163712B (zh) 一种锂硫电池的硫正极材料的制备方法
CN102403511A (zh) 钴酸锶镧与碳复合包覆磷酸亚铁锂的锂离子电池正极材料及其制备方法
CN113991104B (zh) 一种钒基材料及其制备方法和应用
CN113078295B (zh) 一种全固态锌硫电池及其制造方法
CN108832088A (zh) 一种生物质碳/磷酸钒钠复合电极材料及其制备方法和应用
CN114477305A (zh) 一种镁锂双离子电池二硫化亚铁正极材料制备方法及应用
CN107195902A (zh) 一种磷酸锌/碳复合负极材料
CN109004207B (zh) 一种复合磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN107935027B (zh) 一种新型锂离子电池负极活性材料a-GaOOH及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170922

RJ01 Rejection of invention patent application after publication