[发明专利]一种锌负极添加剂在锌镍二次电池中的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌负极添加剂在锌镍二次电池中的应用方法。

背景技术

碱性锌镍二次电池具有比能量大、比功率高、工作电压平稳、价格低廉的特点。然而，活性物质锌的形变和枝晶等问题主要原因是活性物质在碱性电解液中的溶解，例如，在充电过程中，活性物质锌沉积是不均匀的，这导致了电流密度梯度的形成，从而引起锌的形变和枝晶。

针对这一难题，人们在锌负极的改进方面做了很多研究。通过向锌负极中加入添加剂是改善电极电化学性能的一个重要途径。目前在锌电极中普遍采用和正在研究的添加剂主要有三类：代汞缓蚀剂、无机添加剂和有机添加剂。专利文献CN1971978A中，将无机添加剂氢氧化钙添加到锌电极中可以降低活性物质在碱性电解液中的溶解从而减缓锌电极的形变。进一步研究发现，氢氧化钙之所以能够减缓锌电极的变形是因为在循环过程中，它能够在碱性电解液中生成一种溶解度较低的新物质-锌酸钙。因此有研究者直接将锌酸钙用作锌电极的活性物质，得到了很好的效果。但使用这种活性物质的缺点在于其会大大降低锌负极的容量。

也有研究者将具有较高析氢过电位的金属、金属氧化物或氢氧化物作为代汞添加剂来改性锌电极。这种添加剂主要有In、Bi、Sn、Ga、Tl等金属。这些金属可以通过各自的特性改进锌负极。与此同时，研究者对电解液也做了很多改进，即在电解液中添加硼酸、磷酸、氟化钾、有机缓蚀剂等用于降低锌电极在碱性电解液中的溶解度，从而改善锌电极性能。但是这些添加剂依然没有能够很好地改善锌负极的循环性能。

专利文献201110167284.X中，将一种阴离子型锌基水滑石直接作为锌负极活性物质，虽然其循环性得到改善，但其比放电容量低，不能符合市场对锌镍二次电池的需求。

发明内容

本发明的目的在于通过锌负极添加剂在锌镍二次电池中的应用，同时获得良好的循环性能和高的比放电容量。改善活性物质锌的形变和枝晶，并改善导电性、电阻率、沉积形态和速率等其它性能；有利于锌镍二次电池的市场化。

一种锌负极添加剂在锌镍二次电池中的应用，其特征在于，该锌负极添加剂为阴离子型锌基水滑石，应用方法包括：

(1)将4-40质量份的阴离子型锌基水滑石作为添加剂、40-76质量份的氧化锌作为活性物质、8-15质量份的导电剂、5-15质量份的其他含锌物质进行机械混合得到负极材料混合物；

(2)将5-10质量份的分散剂溶于35-50质量份的去离子水中，得到分散剂溶液；

(3)将步骤(2)所得分散剂溶液加入到步骤(1)的负极材料混合物中，然后在强烈搅拌下加入粘结剂溶液，粘结剂溶液与步骤(1)得到的负极材料混合物重量比为1-5:100，得到均匀的粘性锌负极浆料；

(4)将步骤(3)的粘性锌负极浆料擀至成均匀薄片，裁切压片并烘干，即得锌负极成品极片。

步骤(1)中阴离子型锌基水滑石的添加量优选为15-35质量份。

步骤(1)中阴离子型锌基水滑石的添加量进一步优选为20-25质量份。

步骤(1)中氧化锌的添加量优选为40-70质量份。

步骤(1)中氧化锌的添加量进一步优选为50-60质量份。

步骤(1)中导电剂的添加量优选为8-12质量份，其他含锌物质的添加量优选为8-12质量份。

步骤(1)中导电剂的添加量进一步优选为8-10质量份，其他含锌物质的添加量进一步优选为8-10质量份。

通过上述优选，能获得更好的循环性能以及更高的比放电容量。

所述阴离子型锌基水滑石的阴离子为CO₃^2-、BO₃^3-、PO₄^3-、AsO₄^3-、SO₄^2-、OH^-、F^-、Cl^-、苯甲酸根、苯二甲酸根、乙二酸根、丁二酸根、十二烷基苯磺酸根、十二烷基硫酸根、十二烷基磺酸根中的一种。