[发明专利]碱性二次电池负极材料[CuxZnyNizFe2O4]及使用该负极材料的电池

说明书

本发明公开了一种碱性二次电池负极材料Cu_xZn_yNi_zFe₂O₄及使用该负极材料的电池，属于二次电池负极材料技术领域。本发明的技术方案要点为：碱性二次电池负极材料，由尖晶石型结构复合铁酸盐[Cu_xZn_yNi_zFe₂O₄]或尖晶石型结构复合铁酸盐[Cu_xZn_yNi_zFe₂O₄]与碳材料组成的复合材料构成，其中0.95≥x≥0.5，0.5＞y＞0，0.5＞z＞0,x+y+z=1。本发明还公开了该碱性二次电池负极材料的制备方法及其在碱性二次电池负极板中的应用。本发明制得的负极材料0.2C放电克容量达到530mAh/g，5C放点克容量达到480mAh/g，采用该负极材料制备的碱性二次电池具有成本低廉、高倍率性能好和循环寿命长的优点。

技术领域

本发明属于碱性二次电池负极材料技术领域，具体涉及一种碱性二次电池负极材料及其制备方法和使用该负极材料的电池。

背景技术

碱性二次电池(譬如镉镍二次电池、氢镍二次电池、锌镍二次电池、铁镍二次电池)相对于锂离子电池，由于具有安全性好和性价比高等独特优点，被人们广泛应用于各种储能装置。由于镉负极存在的环境污染问题，镉镍二次电池在民用市场的应用目前已受到限制。由于储氢合金负极活性物质价格较高，氢镍电池的发展受到了极大地限制。锌镍二次电池市场目前处于发展中。但由于锌镍二次电池使用的锌负极存在形变和枝晶等问题，该类型电池的循环寿命较差，亟待提高。近年来，铁镍二次电池的发展广受关注。然而，以四氧化三铁为主要活性物质的铁负极一直存在钝化和析氢的问题，造成其倍率性能差(＜ 2C)和活性物质利用效率低(实际克容量仅能达到200-300mAh/g)，严重制约了该类型电池的发展。碱性二次电池通常使用的是工艺相对成熟的镍正极，负极的相关技术进步显然是制约其发展的一个关键因素。目前，新型负极材料的开发是促进碱性二次电池发展的重要手段，受到了科研工作者的广泛关注。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种价格低廉、倍率性能好且循环性能优异的新型碱性二次电池负极材料及其制备方法和使用该负极材料的电池。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，碱性二次电池负极材料，其特征在于由尖晶石型结构铁酸盐[Cu_xZn_yNi_zFe₂O₄]或尖晶石型结构铁酸盐[Cu_xZn_yNi_zFe₂O₄]与碳材料组成的复合材料构成，其中0.95≥x≥0.5，0.5＞y＞0，0.5＞z＞0，x+y+z＝1。

进一步限定，所述尖晶石型结构铁酸盐[Cu_xZn_yNi_zFe₂O₄]与碳材料组成的复合材料中碳材料为鳞片石墨、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑、科琴黑或碳纤维，复合材料中碳材料的质量百分含量为0.1％-20％。

本发明所述的碱性二次电池负极材料的制备方法，其特征在于所述尖晶石型结构铁酸盐[Cu_xZn_yNi_zFe₂O₄]负极材料的具体合成步骤为：

(1)将可溶性铜盐、可溶性铁盐、可溶性镍盐和可溶性锌盐加入到去离子水中配制成摩尔浓度为0.5-7mol/L的铜铁镍锌复合盐溶液；

(2)将碱性氢氧化物溶于去离子水中配制成摩尔浓度为1-8mol/L的碱性溶液；