CN107293753A - 一种新型锌镍电池负极材料的制备及应用 - Google Patents

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张洁
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李秋
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Abstract

本发明公开了新型的锌镍电池负极材料多孔磷酸锌，该材料用作锌镍电池负极，表现出良好的电化学性能。该材料采用硫酸锌与磷酸氢二铵为反应物，通过简单的沉淀反应制备而成，表征发现其为多孔结构。电化学测试结果表明，该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，进过100次充放电循环后，其比容量为266.7mA·h/g，容量保持率达89.9％，表明磷酸锌作为锌镍电池负极材料具有良好的电化学稳定性。

Description

一种新型锌镍电池负极材料的制备及应用
技术领域
本发明涉及一种新型锌镍电池负极材料，通过简单的沉淀法合成多孔磷酸锌材料，并以此作为锌镍电池负极活性物质。
背景技术
锌镍二次电池因比能量大、工作电压高、环境友好等优点受到人们的关注。但一直没能得到广泛的商业应用，主要是因为锌负极循环寿命短、放电比容量低等问题，这些问题的主要原因归结于锌负极的溶解与析氢副反应的发生。研究人员通过电极添加剂、控制氧化锌形貌、稳定性锌酸钙等途径来提高锌负极的电化学性能。这些措施在一定程度上提高了锌镍电池的性能，但仍然未能解决锌镍电池存在的固有问题。因此，很有必要研制新型锌镍电池负极材料。本发明通过一种简单的沉淀反应制备出多孔磷酸锌材料，并首次将其用作锌镍电池负极材料，发现其具有良好的电化学活性和循环稳定性。
发明内容
本发明的目的是寻找一种新型的锌镍电池负极材料，以期解决锌负极存在的缺陷，进而达到提高锌镍电池电化学性能的目的。
具体步骤为：
按1.5:1的摩尔比分别称取硫酸锌和磷酸氢二铵，并分别分散于蒸馏水中，将两者混合，以0.5M的氢氧化钠调节pH至8.5，在室温下搅拌2h，然后在室温下静置陈化3d，将白色沉淀过滤洗涤，在80℃下干燥12h，得多孔磷酸锌电极材料。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的磷酸锌的X-衍射(XRD)图谱
图2为本发明实施例1制备的磷酸锌的扫描电子显微镜(SEM)照片
图3为本发明实施例1制备的磷酸锌的透射电子显微镜(TEM)照片
图4为本发明实施例1制备的磷酸锌电极与氢氧化镍正极在6MKOH+0.32MLiOH电解液中的充放电曲线
图5为以本发明实施例1制备的磷酸锌作为负极材料，氢氧化镍作为正极材料组成的锌镍电池循环充放电实验结果
具体实施方式
实施例1：
按1.5:1的摩尔比分别称取市售硫酸锌(ZnSO4·7H2O含量≥99％)和市售磷酸氢二铵((NH4)2HPO4含量≥99％)分别配制浓度为0.1M的溶液。在磁力搅拌下将100ml 0.1M的(NH4)2HPO4溶液缓慢滴加到150ml 0.1M的ZnSO4·7H2O溶液中，用0.5M的NaOH溶液调节pH＝8.5，继续搅拌2h，于室温下静置陈化3d得到白色沉淀物，过滤水洗，无水乙醇洗3次，将滤渣在80℃下干燥12h，得到白色磷酸锌材料。X-射线衍射结果表明，制备的磷酸锌属于正交晶系，结晶性好，纯度高(见附图1)；扫描电子显微镜观察结果显示，得到的产物为长条状磷酸锌(见附图2)；透射电子显微镜观察结果显示，长条状磷酸锌为多孔结构(见附图3)。
按质量比为8:1:1的比例称取多孔磷酸锌、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，得到磷酸锌负极片。以市售氢氧化镍(贵港市捷力电池有限公司提供)作为锌镍电池正极材料，以6M KOH+0.32M LiOH溶液(用市售分析纯试剂配制)作电解液，组装成模拟锌镍电池。模拟电池的充放电曲线如图4所示，多孔磷酸锌作为负极活性材料时锌镍电池的工作电压约为1.8V。模拟电池的循环性能测试如图5所示，其最高放电容量可达296.6mA·h/g，进行100次充放电循环后，其比容量为266.7mA·h/g，容量保持率达89.9％，表明多孔磷酸锌作为锌镍电池负极材料具有良好的电化学反应活性和循环稳定性。

Claims (1)

1.以一种简单方法合成长条状多孔磷酸锌，并将其作为锌镍电池负极活性材料。电化学测试结果表明，多孔磷酸锌作为锌镍电池负极活性材料具有良好的电化学反应活性和循环稳定性。
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