[发明专利]一种锌镍单液流电池用正极材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种锌镍单液流电池用正极材料及其制备和应用所述正极材料通过由同时含有硫、金属、碳元素的有机分子进行惰性气氛保护下的烧结，制备而成碳包覆的金属硫化物。本发明应用单源前躯体分解法合成炭包覆的硫化镍取代氧化镍作为锌镍液流电池正极。解决现有材料循环性能差，无法进行廉价的炭包覆的问题。

技术领域

本发明涉及一种锌镍单液流电池用正极材料及其制备和应用。

背景技术

随着世界能源的消耗需求不断增长，可开发利用的石油资源日益枯竭，而环境污染却更加严重，如何解决全球经济发展对能源需求的增加和环境污染的加重已经成为一个全球化的问题。因此世界各国对风能、太阳能等清洁能源的储存再利用，以及加快电动汽车替代燃油汽车的研究越来越重视。

锌镍单液流电池是一种新型的低成本、高效率、环境友好型的液流储能电池，具有能量密度和电流效率高、装置简单易操纵、使用寿命长、成本低廉等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电、电动汽车等领域。

锌镍液流电池电解液是流动的锌酸盐碱性溶液，电池中不使用离子交换膜，通过电池腔内离子的自由流动与外电路电子的定向运动构成电流回路。

锌镍单液流电池正极为氧化镍。但是，由于氧化镍的低电导率特点以及体积膨胀问题，导致其稳定性较差，目前通常的解决手段是在氧化镍表面包覆氧化钴，形成复合材料，以限制循环过程中的体积膨胀，提高导电性。然而，钴的价格较高，难以满足大规模应用。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种简单高效的碳包覆硫化镍材料应用于锌镍单液流电池正极。

本发明所述的正极材料制备方法为：

一种锌镍单液流电池用正极材料，所述正极材料通过由同时含有硫、金属、碳元素的有机分子进行惰性气氛保护下的烧结，制备而成碳包覆的金属硫化物。

所述有机分子为一类烷基硫代氨基甲酸金属盐，烷基的碳原子数量为1-8。

所述金属元素物为Ni和Zn、Fe、Cd、Pb、Cu、Ag中的一种或二种以上的组合；所述金属元素物为Ni与Zn、Fe、Cd、Pb、Cu、Ag中的一种或二种以上的组合的摩尔比为9:1-至7:3。

惰性气氛气体包括氮气和/或氩气。

烧结温度在400-1000摄氏度,从室温升温至烧结温度,升温速率为1-10摄氏度/分钟。

烧结温时间在1-4h。

所述正极材料应用于锌镍单液流电池正极中。

本发明的有益效果：

传统的锌镍单液流电池正极为氧化镍。但是，由于氧化镍的低电导率特点以及体积膨胀问题，导致其稳定性较差，目前通常的解决手段是在氧化镍表面包覆氧化钴，形成复合材料，以限制循环过程中的体积膨胀，提高导电性。然而，钴的价格较高，难以满足大规模应用。本发明首次提出应用单源前躯体分解法合成炭包覆的硫化镍取代氧化镍作为锌镍液流电池正极。解决现有材料循环性能差，无法进行廉价的炭包覆的问题。

附图说明

图1、实施例1合成的碳包覆金属硫化镍SEM图。

图2、实施例1合成的碳包覆金属硫化镍的XRD图。

图3、实施例1合成的碳包覆金属硫化镍的循环伏安曲线。

图4、实施例1合成的碳包覆金属硫化镍的电池性能曲线。

图5、实施例2合成的碳包覆金属硫化镍金属硫化镍和硫化镉复合物的SEM图。

图6、实施例3合成的碳包覆金属硫化镍金属硫化镍和硫化铁复合物的SEM图。