[发明专利]一种锌空气电池氧化锌负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锌空气电池氧化锌负极材料，其特征在于：所述氧化锌负极材料具有双包覆层结构；所述双包覆层结构为：在氧化锌与外包覆层之间还均匀分布有内包覆层；所述内包覆层为聚合物包覆层；所述聚合物包覆层中所用聚合物选自耐强碱的聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或丙烯酸和甲基丙烯酸共聚物中的一种；所述外包覆层为氢氧化铟和/或二氧化锡层；

所述氧化锌负极材料的双包覆层总厚度为4～28nm，内包覆层厚度为2～15nm，外包覆层厚度为2～26nm。

2.一种制备如权利要求1所述的锌空气电池氧化锌负极材料的方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一

将氧化锌粉末超声分散到去离子水中，加入氨基硅烷偶联剂，搅拌至少2小时后，固液分离，清洗分离所得固体，干燥，得到表面改性的氧化锌粉末；

步骤二

将步骤一所得表面改性的氧化锌粉末加入到聚合物单体溶液中，搅拌均匀后，在60～95℃进行聚合；反应结束后，固液分离，清洗固液分离所得固体，干燥，得到包覆有聚合物层的氧化锌粉末；所述聚合物单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种；

步骤三

将步骤二所得包覆有聚合物层的氧化锌粉末置于外包覆层反应液中，于40～100℃进行沉积反应；反应结束后，固液分离，清洗固液分离所得固体，干燥，得到锌空气电池氧化锌负极材料；所述外包覆层反应液中含有三价的In和/或六价的Sn；所述外包覆层反应液中含有环六亚甲基四胺；所述外包覆层反应液中环六亚甲基四胺的浓度为0.05～0.15mol/L。

3.根据权利要求2所述的一种锌空气电池氧化锌负极材料的制备方法；其特征在于：步骤一中，

所述氧化锌粉末的粒度为0.1-2微米；

氨基硅烷偶联剂的用量为氧化锌粉末用量的10～100wt％；将氧化锌粉末超声分散到去离子水中，加入氨基硅烷偶联剂后，溶液中氨基类硅烷偶联剂的浓度为0.0045～0.045mol/L；所述氨基硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的一种锌空气电池氧化锌负极材料的制备方法；其特征在于：步骤一中，搅拌2-6小时后，产物经离心分离后，用乙醇和水交替洗去过量偶联剂，真空干燥，得到表面氨基功能化的氧化锌粉末。

5.根据权利要求2所述的一种锌空气电池氧化锌负极材料的制备方法；其特征在于：步骤二中，聚合物单体的用量为氧化锌质量的0.43～6％；所述聚合物单体溶液中，聚合物单体的浓度为0.1～1.395mmol/L。

6.根据权利要求2所述的一种锌空气电池氧化锌负极材料的制备方法；其特征在于：步骤二中，将步骤一所得表面改性的氧化锌粉末加入到聚合物单体溶液中，搅拌均匀后，加入引发剂，在60～95℃进行聚合3～8h后；离心分离，用乙醇和水交替洗涤后，真空干燥，得到包覆有聚合物层的氧化锌粉末；所述聚合物单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种；引发剂用量为聚合物单体质量的1.5～4％。

7.根据权利要求2所述的一种锌空气电池氧化锌负极材料的制备方法；其特征在于：步骤三中，将步骤二所得包覆有聚合物层的氧化锌粉末置于外包覆层反应液中，于40～100℃进行沉积反应4～24h后；经离心分离、去离子水洗涤、真空干燥，得到锌空气电池氧化锌负极材料；所述外包覆层反应液的溶剂由乙醇和水按体积比1:1-3组成；所述外包覆层反应液中含有In³⁺和/或SnO₄^2-、且外包覆层反应液中In³⁺和/或SnO₄^2-的浓度为0.2～8mmol/L。

8.根据权利要求7所述的一种锌空气电池氧化锌负极材料的制备方法；其特征在于：所述外包覆层反应液中，In³⁺的浓度为0.9～2.8mmol/L，SnO₄^2-的浓度为2～5mmol/L。