CN111146407B - 一种铁镍电池负极添加剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁镍电池负极添加剂的制备方法，具体过程为：将三氧化二锑或三氧化二铋中的一种或两种与锡酸钾或锡酸钠水溶液混合形成浆料，再通过加热蒸发形成固态前驱体后，然后将固态前驱体置于高温中烧结而成目标产物锡酸盐化合物，将制得的锡酸盐化合物添加到铁镍电池负极材料中后，有效降低了充电电压、提高了克容量、提升了化成速度和放电平台并减少了析气量。

Description

一种铁镍电池负极添加剂的制备方法
技术领域
本发明属于铁镍二次电池铁负极材料的制备技术领域，具体涉及一种铁镍电池负极添加剂的制备方法。
背景技术
当前可供使用的方形二次电池主要有铅酸蓄电池和锂离子电池，其中铅酸蓄电池比能量低，一般只能达到30~35Wh/Kg，循环寿命在300~350次左右，需要较长的充电时间，同时铅是有毒重金属，生产过程和回收过程如果处理不当会对环境造成严重污染，已被世界各国限制生产和使用。而锂离子电池的比能量相对较高，但是锂离子电池存在大容量、高电压使用环境下安全性能差，同时面临废旧锂离子电池回收困难造成环境污染等一系列问题。碱性二次电池中的氢镍电池用到稀土等贵金属，使用成本较高，大规模推广使用较为困难；锌镍二次电池有较高的比能量和比功率，但是锌负极材料在使用时易产生锌枝晶，造成锌镍二次电池的使用寿命缩短，并且存在大容量电池制造困难等问题；铁镍二次电池使用寿命较长，安全环保，但是铁负极电位较正容易析氢，存在充电效率低、容易析氢而失水等问题。当前铁镍电池主要的研究大多集中在铁负极上，添加剂的使用能解决低成本的应用，也是最直接的手段。
发明内容
本发明结合铁镍二次电池的特性，提供了一种能够有效提高析氢过电位及提高充电效率的铁镍电池负极添加剂的制备方法，该方法制得的铁镍电池负极添加剂利用锡相对较高的析氢过电位以及电极电位较正的铋和锑来抑制充电时铁负极析氢反应。本发明的制备过程简单无固废和废水产生，环保安全。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种铁镍电池负极添加剂的制备方法，其具体过程为：将三价金属氧化物与锡酸钾或锡酸钠水溶液混合形成浆料，其中三价金属氧化物为Sb2O3或Bi2O3中的一种或两种，再通过加热蒸发后形成固态前驱体；将固态前驱体于高温炉中在650~1050℃温度下烧结1~10h，经粉碎后制得目标产物锡酸盐化合物，该锡酸盐化合物作为铁镍电池负极添加剂使用。
优选的，所述三价金属氧化物与锡酸钾或锡酸钠的投料摩尔比为1:2。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明制得的负极添加剂用于铁镍电池负极后，与常规铁镍电池单独使用四氧化三铁或铁粉作为负极材料相比，能够有效提高电池的比容量、减小电极膨胀、减少析气量及延长电池的使用寿命。该负极添加剂在充电时有助于提高负极材料的析氢过电位，进而提高电池的充电效率；放电时减弱了钝化现象，阻止了内阻的增大，从而提高了电池的放电效率和放电平台。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将三氧化二锑和锡酸钾或锡酸钠按照摩尔比1:2的比例在容器中混合，再将去离子水倒入并搅拌形成浆状，然后在100℃的温度下烘干；再将烘干后的产物置于高温炉内以650℃的温度烧结1.5h后经粉碎形成Sb2Sn2O7添加剂。
将此添加剂按5wt%的比例添加到铁镍电池负极材料四氧化三铁中，与粘结剂搅拌成浆料后涂覆于镀镍钢带上，经烘干碾压后形成电极片，与氢氧化镍正极片组装成全电池在6M的KOH溶液中化成后进行充放电试验。
实施例2
将三氧化二铋和锡酸钾或锡酸钠按照摩尔比1:2的比例在容器中混合，再将去离子水倒入并搅拌形成浆状，然后在100℃的温度下烘干；再将烘干后的产物置于高温炉内以650℃的温度烧结1.5h后经粉碎形成Bi2Sn2O7添加剂。
将此添加剂按5wt%的比例添加到铁镍电池负极材料四氧化三铁中，与粘结剂搅拌成浆料后涂覆于镀镍钢带上，经烘干碾压后形成电极片，与氢氧化镍正极片组装成全电池在6M的KOH溶液中化成后进行充放电试验。
通过充放电曲线的对比，本发明制得的负极添加剂用于铁镍电池负极材料中后，与常规铁负极材料相比，有效降低了充电电压、提高了克容量、提升了化成速度和放电平台并减少了析气量。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (1)

1.锡酸盐化合物作为铁镍电池负极添加剂的应用，其特征在于具体过程为：将添加剂按5wt%的比例添加到铁镍电池负极材料四氧化三铁中，与粘结剂搅拌成浆料后涂覆于镀镍钢带上，经烘干碾压后形成电极片；其中锡酸盐化合物的具体制备过程为：将三价金属氧化物与锡酸钾或锡酸钠水溶液混合形成浆料，所述三价金属氧化物为Sb2O3或Bi2O3，再通过加热蒸发后形成固态前驱体；将固态前驱体于高温炉中在650~1050℃温度下烧结1~10h，经粉碎后制得目标产物锡酸盐化合物，所述三价金属氧化物与锡酸钾或锡酸钠的投料摩尔比为1:2。
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