本發明專利技術公開了一種鋅鎳二次電池的鋅負極活性物質及的制備及其應用方法。該活性物質的制備方法：(1)將Cu(CH3COO)2、Zn(CH3COO)2、尿素溶于去離子水中形成透明混合液；(2)將上述混合溶液超聲分散，后轉移至水熱反應釜中，將反應釜放入烘箱中保溫；(3)將所得沉淀進行過濾、洗滌、干燥，并于一定溫度下煅燒即得Cu摻雜ZnO。該活性物質能減少鋅負極變形、抑制鋅負極活性物質的溶解，從而延長鋅鎳二次電池的循環壽命。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及。
技術介紹
堿性鋅鎳二次電池具有放電平臺高且明顯、比能量大、比功率高、大電流放電性能良好、原材料廉價無毒等諸多優點。在新的國家能源戰略的支撐下，鋅鎳電池的這些優點也使得該電池體系逐漸成為綠色環保動力二次電池領域的佼佼者。與其他電池體系相比，鋅鎳二次電池的規模化應用的成本是比較低的。不過，鋅鎳二次電池存在循環壽命短等致命缺陷，因此其大規模推廣阻力重重。現在的研究已表明，鋅鎳二次電池短壽命的主要原因在于鋅電極在循環過程中存在電極變形、鈍化、鋅枝晶、自腐蝕等問題。為了解決這些問題，進而盡早實現該類電池的實用化、規模化，化學電源領域的科技人員做了很多研究。Ca(OH)2被普遍認為是一種行之有效的鋅負極添加劑，其原因是Ca (OH) 2可與鋅負極的放電產物ZnO 反應形成鋅酸鈣，該物質在堿性電解液中的溶解度很小，從而達到抑制鋅負極活性物質ZnO的溶解遷移。但為了達到滿意的效果，要求Ca(OH)2具有較大的加入量，造成電池的能量密度和容量密度降低等問題。一些研究將氧化鋅的表面包覆材料用作鋅負極活性物質,較好地解決鋅負極的問題，同時對電池容量不造成很大影響。專利CN 101325256A、CN 101159326A均以表面包覆Sn6O4(OH)4的ZnO作為負極活性物質，專利CN 101533908A則采用Bi2O3和BiO的納米鉍復合物表面修飾的ZnO作為負極活性材料，兩者都取得了較好的效果。但這些改性材料的性能很大程度上依賴于ZnO本體的電性能，其大規模生產也存在一定的問題。專利CN102044669A提出以銦摻雜氧化鋅(IZO)作為鋅負極活性物質，所制得的鋅鎳二次電池性能優異。由此可見，對氧化鋅材料的摻雜改性研究是一個值得深入發掘的新內容。
技術實現思路
本專利技術的目的是設計一種減少鋅負極變形、抑制鋅負極活性物質溶解和延長鋅鎳二次電池循環使用壽命的鋅負極活性物質的制備和應用方法。I、一種鋅鎳二次電池的鋅負極活性物質(即Cu摻雜ZnO)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(I)將 O. 5-10 重量份的 Cu (CH3COO) 2、100-200 重量份的 Zn(CH3COO)2UO-IOO 重量份的尿素溶于300-600重量份的去離子水中形成透明混合液；(2)將上述混合溶液超聲分散5_50min，后轉移至水熱反應釜中，將反應釜放入200-350°C 的烘箱中保溫 5. 0-10. Oh ；(3)將所得沉淀進行過濾、洗滌，并在80-150°C下干燥I. 0-3. 0h，500-700°C下煅燒I. 0-3. Oh即可。2、一種鋅鎳二次電池的鋅負極活性物質，其特征在于，是由權利要求I所述的方法制備得到的物質。3、權利要求2所述的鋅負極活性物質應用于制備鋅鎳二次電池的鋅負極。4、根據權利要求3所述的應用方法，其特征在于，包括以下步驟(I)將70-85重量份的所述的鋅負極活性物質、5-10重量份的導電劑、15_25重量份的其他鋅化合物進行機械混合得到負極材料混合物；(2)將O. 02-3重量份的分散劑溶于30-45重量份的蒸餾水中；(3)將步驟(I)得到的負極材料混合物加入到步驟(2)所得溶液中，然后在強烈攪拌下加入粘結劑溶液，粘結劑溶液與步驟(I)得到的負極材料混合物重量比為1-5 100,；得到均勻的流動性鋅負極漿料；(4)將步驟(3)的鋅負極漿料涂覆于鋅電極集流體兩面并烘干 ，裁切為一定規格的鋅負極成品極片。所述導電劑為乙炔黑、碳納米管、石墨的混合物。所述其他鋅化合物為鋅粉與鋅-鋁、鋅-銦-鋁、鋅-錫-鋁合金粉的混合物。所述的分散劑包括十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨的混合物。所述粘結劑為聚乙烯醇與丁苯橡膠的混合物。本專利技術的優點在于在充電過程中，Cu摻雜ZnO顆粒表面的Cu2+會優先還原為金屬Cu，該金屬Cu —定程度上隔離了氧化鋅和堿性電解液的直接接觸，減緩了氧化鋅的遷移。同時金屬Cu的良好導電性能提高鋅負極的電導率，減弱鋅負極的歐姆極化。此外，金屬Cu具有良好的柔韌性，能有效抵制充放電過程中產生的氣體對鋅負極的沖擊，穩定鋅負極的物理結構，保證負極活性物質與集流體的長期有效接觸。這些有利因素能使鋅負極容量的得到聞效釋放，大大提聞鋒鎮_■次電池的循環壽命。本專利技術與現有技術相比，具有制備方法簡單、適合規模化生產、材料組成可調、所制得的鋅鎳二次電池循環壽命長等優點。附圖說明圖I是本專利技術制備的鋅負極活性物質Cu摻雜ZnO的XRD圖；圖2是本專利技術制備的鋅負極活性物質Cu摻雜ZnO的SEM圖。具體實施例方式以下結合實施例旨在進一步說明本專利技術，而非限制本專利技術。本專利技術的具體實施例有以下實施例I將I重量份的分析純的Cu(CH3COO)2、100重量份的分析純的Zn(CH3COO)2、15重量份的分析純的尿素溶于300重量份的去離子水中形成透明混合液。將前述混合溶液超聲分散lOmin，后轉移至水熱反應釜中，將反應釜放入300°C的烘箱中保溫5. Oh。最后將所得沉淀進行過濾、洗滌，并在80°C下干燥3. Oh, 600°C下煅燒2. Oh得到Cu摻雜ZnO。將O. Ig十二烷基苯磺酸鈉、O. Ig十六烷基三甲基溴化銨置于燒杯中，加入35g蒸餾水，將燒杯置于電動加熱攪拌器上進行緩慢攪拌，待十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨完全溶解后，將95gCu摻雜ZnO和其他鋅的化合物、3. 5g石墨、O. Ig碳納米管、I. 4g乙炔黑加入上述燒杯溶液中，充分攪拌均勻后，加入3g濃度為50%的丁苯橡膠乳液、Ig濃度為10%的聚乙烯醇溶液，攪拌得到均勻的流動性負極漿料，用拉漿機將該漿料涂覆到銅網兩面并干燥，經剪切制成若干尺寸規格為110mmX36mm的鋅負極成品極片。正極采用尺寸規格為55mmX30mm的鎳正極商用極片。將上述鋅負極、鎳正極中間夾有聚丙烯微孔膜和聚丙烯無紡布隔膜卷繞多圈成為電池電芯，并裝入AA型電池鍍銅鋼殼中，經過滾槽、點焊，后注入含有6M KOH、O. 8M NaOH,O. 2M LiOH且被氧化鋅飽和的混合電解液，封口組裝成AA型密封圓柱形鋅鎳二次電池。 實施例2將2重量份的分析純的Cu (CH3COO)2、125重量份的分析純的Zn (CH3COO)2,25重量份的分析純的尿素溶于315重量份的去離子水中形成透明混合液。將前述混合溶液超聲分散lOmin，后轉移至水熱反應釜中，將反應釜放入300°C的烘箱中保溫5. Oh。最后將所得沉淀進行過濾、洗滌，并在80°C下干燥3. 0h，60(TC下煅燒2. Oh得到Cu摻雜ZnO。將O. Ig十二烷基苯磺酸鈉、O. Ig十六烷基三甲基溴化銨置于燒杯中，加入35g蒸餾水，將燒杯置于電動加熱攪拌器上進行緩慢攪拌，待十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨完全溶解后，將95gCu摻雜ZnO和其他鋅的化合物、3. 5g石墨、O. Ig碳納米管、I. 4g乙炔黑加入上述燒杯溶液中，充分攪拌均勻后，加入3g濃度為50%的丁苯橡膠乳液、Ig濃度為10%的聚乙烯醇溶液，攪拌得到均勻的流動性負極漿料，用拉漿機將該漿料涂覆到銅網兩面并干燥，經剪切制成若干尺寸規格為110mmX36mm的鋅負極成品極片。將上述鋅負極按照實施例I相同的方法組裝成AA型密封圓柱形鋅鎳二次電本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋅鎳二次電池的鋅負極活性物質的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將0.5？10重量份的Cu(CH3COO)2、100？200重量份的Zn(CH3COO)2、10？100重量份的尿素溶于300？600重量份的去離子水中形成透明混合液；(2)將上述混合溶液超聲分散5？50min，后轉移至水熱反應釜中，將反應釜放入200？350℃的烘箱中保溫5.0？10.0h；(3)將所得沉淀進行過濾、洗滌，并在80？150℃下干燥1.0？3.0h，500？700℃下煅燒1.0？3.0h即可。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱兆祥，楊占紅，
申請(專利權)人：東臺天祥新能源有限公司，
類型：發明
國別省市：
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