CN115849431A - 锌银电池及其高比容量AgO正极材料 - Google Patents
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Abstract
锌银电池及其高比容量AgO正极材料。该正极材料的制备方法包括搅拌条件下将NaOH水溶液滴加至保持为恒温的AgNO3水溶液中形成悬浮液，之后将O3通入悬浮液中进行充分氧化反应后得到含有AgO沉淀物的反应溶液，从反应溶液分离出AgO沉淀物后干燥即得粉末状高比容量AgO正极材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种锌银电池。
背景技术
锌银电池具有高比能量、高比功率等特点，通常以AgO及Zn为活性物质，以银网为集流体。普通AgO的制备方法主要是电化学法及化学法，其中电化学制备的AgO纯度较低，且AgO1-δ(缺氧)的含量较高；常规化学法制备的AgO组成变化较小且热稳定性较高，但作为电极尤其是锌银电池电极使用时在电池比容量特性方面尚无法满足电池性能要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于锌银电池的高比容量AgO正极材料。
根据本发明的第一方面，提供了一种锌银电池用AgO正极材料的制备方法，其包括：
提供浓度为0.1～0.2mol/L的AgNO3水溶液；
提供浓度为5～6mol/L的NaOH水溶液；
提供浓度为90～105mg/L的O3；
将AgNO3水溶液于恒温水浴条件下保持温度为40～45℃；
搅拌条件下将NaOH水溶液滴加至保持为恒温的AgNO3水溶液中形成悬浮液，其中滴加的NaOH水溶液中所含的NaOH与恒温的AgNO3水溶液中所含的AgNO3的化学计量摩尔比为10：1左右；
将O3通入悬浮液中进行氧化反应7～9小时后得到含有AgO沉淀物的反应溶液，其中通入的O3与AgNO3水溶液中所含的AgNO3的化学计量摩尔比为8：1左右；
从反应溶液分离出AgO沉淀物；以及
干燥所分离的AgO沉淀物即得粉末状AgO正极材料。
根据本发明的制备方法，还可以包括：清洗AgO沉淀物直至为中性。
根据本发明的制备方法，NaOH水溶液的滴加速度优选为3～4滴/s。
本发明通过优化采用滴加沉淀工艺路线，从而可以得到高比表面积的絮状物，这不但有利于进行后续的通入臭氧气体进行过氧化反应，还增加了所得正极材料的孔隙率，并可以由此改善电池的正极活性反应。
根据本发明的制备方法，干燥温度优选为65～75℃，干燥时间优选为23～25h。
根据本发明的制备方法，所得粉末状AgO正极材料的粒径为1～3μm。
根据本发明的另一方面，提供了一种锌银电池，其包括由上述方法制备的AgO正极材料压制在银网集流体上所形成的正极。
本发明通过采用特定工艺条件，以通入臭氧的方式充分氧化絮状Ag2O沉淀物制得了用于锌银电池的高比容量AgO正极材料(以0.5C放电时单体电池比容量高达312.51mAh/g)。另外，本发明的制备工艺简单，从而可以低成本地进行工业化生产锌银电池正极材料。
附图说明
图1为根据本发明实施例1所制备的高比容量AgO的XRD曲线；
图2是根据本发明实施例1所制备的高比容量AgO的扫描电镜照片；以及
图3为根据本发明实施例1所制备的高比容量AgO组装的锌银单体电池在不同放电倍率下的放电曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，本领域技术人员应该理解，实施例和附图只是为了更好地理解本发明，并不用于任何限制目的。
实施例1
配置浓度为0.15mol/L的AgNO3水溶液以及浓度为5.6mol/L的NaOH水溶液。将AgNO3水溶液倒入三颈烧瓶中并置于恒温水浴锅内，待温度升至45℃时，在搅拌的条件下以3-4滴/s的速度滴加等化学计量摩尔比的NaOH水溶液。滴加结束后，通入浓度为99.5mg/L的O3反应8h。反应结束后，沉淀并清除上层液体，用去离子水洗涤至中性，过滤，在70℃真空干燥24h。即得粉末状高比容量AgO正极材料。
图1是本实施例所制备的高比容量AgO正极材料的XRD曲线，从图中可以看出，XRD曲线在各处的衍射峰与AgO(01-074-1748)相匹配。
图2是本实施例所制备的高比容量AgO正极材料的扫描电镜照片，其中的AgO大小均一、粒径在1～3μm之间。
将本实施例所得AgO正极材料压制在银网集流体上形成正极，Zn为负极，KOH为电解液，组装单体电池，并以不同倍率对单体电池进行恒流放电。图3是以本实施例所组装的锌银单体电池在不同放电倍率下的放电曲线，由图可知，以0.5C放电时单体电池比容量高达312.51mAh/g。
实施例2
配置浓度为0.1mol/L的AgNO3水溶液以及浓度为5mol/L的NaOH水溶液。将AgNO3水溶液倒入三颈烧瓶中并置于恒温水浴锅内，待温度升至45℃时，在搅拌的条件下以3-4滴/s的速度滴加等化学计量摩尔比的NaOH水溶液。滴加结束后，通入浓度为90mg/L的O3反应8h。反应结束后，沉淀并清除上层液体，用去离子水洗涤至中性，过滤，在70℃真空干燥24h。即得粉末状高比容量AgO正极材料。
同实施例1组装成锌银电池后，以0.5C放电时单体电池比容量为280.25mAh/g。
实施例3
配置浓度为0.2mol/L的AgNO3水溶液以及浓度为6mol/L的NaOH水溶液。将AgNO3水溶液倒入三颈烧瓶中并置于恒温水浴锅内，待温度升至45℃时，在搅拌的条件下以3-4滴/s的速度滴加等化学计量摩尔比的NaOH水溶液。滴加结束后，通入浓度为105mg/L的O3反应8h。反应结束后，沉淀并清除上层液体，用去离子水洗涤至中性，过滤，在70℃真空干燥24h。即得粉末状高比容量AgO正极材料。
同实施例1组装成锌银电池后，以0.5C放电时单体电池比容量为270.63mAh/g。
Claims (6)
1.一种锌银电池用AgO正极材料的制备方法，包括：
提供浓度为0.1～0.2mol/L的AgNO3水溶液；
提供浓度为5～6mol/L的NaOH水溶液；
提供浓度为90～105mg/L的O3；
将AgNO3水溶液于恒温水浴条件下保持温度为40～45℃；
搅拌条件下将NaOH水溶液滴加至保持为恒温的AgNO3水溶液中形成悬浮液，其中滴加的NaOH水溶液中所含的NaOH与恒温的AgNO3水溶液中所含的AgNO3的化学计量摩尔比为10：1左右；
将O3通入悬浮液中进行氧化反应7～9小时后得到含有AgO沉淀物的反应溶液，其中通入的O3与AgNO3水溶液中所含的AgNO3的化学计量摩尔比为8：1左右；
从反应溶液分离出AgO沉淀物；以及
干燥所分离的AgO沉淀物即得粉末状AgO正极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，还包括：
清洗AgO沉淀物直至为中性。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中NaOH水溶液的滴加速度为3～4滴/s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中干燥温度为65～75℃，干燥时间为23～25h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，所得粉末状AgO正极材料的粒径为1～3μm。
6.一种锌银电池，包括由根据权利要求1-5之一所述方法制备的AgO正极材料压制在银网集流体上所形成的正极。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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