[发明专利]锌镍二次电池负极材料锌酸钙的制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及锌镍二次电池负极材料锌酸钙的制备方法。

背景技术

锌镍电池是一种比能量大、功率高、无污染、低成本的动力电源。因而，二次锌镍电池一直是人们开发研究的热点。然而，目前限制锌镍电池实际应用的问题在于锌电极循环寿命短，使用过程中易产生大量气体。产生这些问题的原因在于锌电极存在着形变、枝晶、钝化、腐蚀等现象。现今，解决这些问题的方法主要是向电极或电解液中加入各种添加剂。其中有研究证实向二次电极中添加Ca(OH)₂能提高其循环寿命。主要原因是Ca(OH)₂与放电产物ZnO反应生成锌酸钙(Ca(OH)₂·2Zn(OH)₂·2H₂O)来降低氧化锌在碱性溶液中溶解度，从而减小锌电极的形变。McBreen[McBreen J.J.PowerSources，51f(1994)37]研究了锌酸盐在碱性溶液中的溶解度问题。他认为放电后，溶液中会形成锌酸盐的过饱和溶液，此时锌酸盐的浓度能达到平时的三倍，而且此时的过饱和溶液还不能以常用的加晶种或振动的方法使氢氧化锌沉淀。所以，消除过饱和溶液的产生和减小锌酸盐的溶解度是抑制锌电极形变最重要的方法。

J.Yu[J.Yu.H.yang.X.Ai et al；J.Power Souroes 103(2001)93]等人更进一步研究了锌酸钙作为锌镍电池负极活性物质的性能。他们认为锌酸钙电极在在含饱和锌酸盐的碱性电解液中氧化还原反应可逆性好，经多周循环后仍能保持良好的充放电能力。锌酸钙电极作为锌镍电池负极活性物质可以降低溶液中锌酸盐的溶解度，显著延长了电极寿命，其效果远好于使用Ca(OH)₂与ZnO的混合物。

中国专利CN 1220779 A和Wang[Y-M Wang.et.al；J.Electrochem.soc.133.1869(1986)，Y-M.wang.J.Electrochem.soc.137.2800(1990)]和Sharma[R.A.Sharma.J.Electrochem.soc.135.1875(1988)，R.A.Sharma.J.Electrochem.soc.133.2215(1986)]等人给出了锌酸钙的化学制备方法。他们介绍的制备锌酸钙的方法需要在氢氧化钾溶液中将ZnO、Ca(OH)₂缓慢加入、并经过长时间搅拌，合成的产品要经过彻底洗涤、烘干以去除未反应的氢氧化钾等，其成本稿，工艺复杂，污染环境。

本发明的目的是提供一种锌镍二次电池负极材料锌酸钙及其制备方法，本发明工艺流程简便，不用氢氧化钠或氢氧化钾，使得成本低廉且不污染环境。

锌镍二次电池负极材料锌酸钙为化学式为Ca(OH)₂·2Zn(OH)₂·2H₂O的晶体，它是经过下述方法步骤制备：

(1)把Ca(OH)₂、ZnO按锌酸钙化学式中的比例放入球磨罐中，加入适量水；

(2)在氩气氛保护下，球磨8～18小时；

(3)在30～80℃下烘烤10～15小时。

所述的锌镍二次电池负极材料锌酸钙的应用是将它与Ca(OH)₂、ZnO、pbO、Bi₂O₃、TiO₂或石墨中的一种或几种混合，用粘结剂(例如聚四氟乙烯)制成锌电极应用于各种以锌为负极的二次电池。

附图说明

图1：固相合成锌酸钙的电镜图

图2：液相合成锌酸钙的电镜图

图3：化学沉淀法和固相合成法制备的锌酸钙电极的放电曲线(室温)

具体实施方式

下面通过实例对本发明做进一步的说明：

实施例1

采用固相合成法合成锌酸钙。将70.1克200目的氢氧化钙粉末和162.8克200目的氧化锌粉末放入球磨罐中，再加入40克的水。在氩气保护下，以250转/分钟的转速，利用球磨的机械作用和热效应进行固相合成反应。球磨18小时。取出产品，在50℃下烘烤12小时除去游离的水，即可得到所需要的产品锌酸钙。产率在98％以上。

实施例2