[发明专利]一种用作镍/锌电池正极材料的纳米花形硫酸氢氧锌的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用作镍/锌电池负极材料的硫酸氢氧锌的制备方法。

背景技术

镍/锌电池具有比铅酸电池和镍/铁电池更为优良的性能。由于这类电池是 密封式电池，电池使用期间，常伴随有H₂与O₂的产生，若未能及时复合，将 导致电池内部压力升高，从而导致“气胀”现象。实践表明，采用阴极控制时， 在阳极中加入过量的ZnO，能避免充电时产生过多的氢气，防止电池气胀，并 能保持电池良好的电性能和循环寿命。然而受到ZnO在电解液(KOH)中大的溶 解性的影响，该类电池最大的问题就是循环寿命。研究人员发现在电解液中引 入阴离子基团如PO₄^3-，CO₃^2-，BO₃^3-，能与ZnO作用形成相应的氢氧酸盐，可 以提高镍/锌电池的稳定性。

作为一种替代解决方案，硫酸氢氧锌(Zn₄SO₄(OH)₆·5H₂O)也可作为阳极 材料引入锌电极中使镍/锌电池更为稳定。纳米结构电极材料是未来先进能源 科技的重要组成部分，在能量存储装置的发展中，Zn₄SO₄(OH)₆·5H₂O纳米结构 还没有被报道过。纳米花形结构因有随机的分支分布的部分可以提供足够的内 表面积，通过电解液的良好接触提供好的电传输，能使电池的稳定性和效率都 得到提高，但目前尚无稳定、可靠的该种硫酸氢氧锌材料的制备方法。

发明内容

本发明目的就是提供一种用作镍/锌电池负极材料的纳米花形硫酸氢氧锌 的制备方法，该种方法制备的硫酸氢氧锌具有纳米花形结构，用作镍/锌电池负 极材料，可提高电池的稳定性和效率。

本发明实现其发明的目所采用的技术方案是，一种用作镍/锌电池负极材 料的硫酸氢氧锌的制备方法，其具体作法是：

a、配制混合溶液

配制硫代硫酸钠的浓度为0.02-0.095mol/L、六水合硝酸锌的浓度为 0.00625-0.0125mol/L、六次甲基四胺的浓度为0.00625-0.0125mol/L的混合溶 液；

b、静置

将混合溶液静置12-31天，即形成花形纳米结构的硫酸氢氧锌沉淀；

c、烘干

将b步的沉淀于60-80℃条件下烘干，即可。

本发明方法的反应过程如下：

C₆H₁₂N₄+10H₂O＝6HCHO+4NH₄⁺+4OH^-

4Zn²⁺+SO₄^2-+6OH^-+5H₂O→Zn₄SO₄(OH)₆·5H₂O↓

由于反应过程很慢所以需要的时间较长。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用液相沉淀法，全部使用廉价无机盐，无需模板，在室温下反应 即得花形纳米结构的硫酸氢氧锌，其制备方法简单，反应温和，不耗能，对设 备无特殊要求，适合大规模生产。实验证明，其制得的硫酸氢氧为花形结构、 尺度为微-纳米，即硫酸氢氧锌由很薄的纳米片(花瓣)组装成微米花形结构， 纳米片的厚度很小，为25nm左右，花的尺度在20-30μm。这种花形微-纳结 构，由于具有极高的比表面，能提供足够的内表面积，通过电解液的良好接触 提供好的电传输，将使电池的稳定性和效率都得到提高，而在镍/锌电池、领 域具有良好的应用前景。

下面结合附图和具体的实施方式，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的X射线衍射图 (XRD)。其中横轴2θ为衍射角，单位为度；纵轴为响应强度。

图2是本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的X射线能量色散分 析图(EDAX)。其中横轴为电子能量，单位为Kev；纵轴为响应强度。