[发明专利]用于碱性二次电池锌负极的活性浆料

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱性二次电池的负极活性浆料，特别是涉及一种用于碱性二次电池锌负极的活性浆料。

背景技术

锌镍电池寿命短，是制约锌镍电池发展的主要问题，其中原因之一就是由于锌电极浆料中的活性物质下沉、变形、锌枝晶的生成而引起。放电时，锌电极的活性物质生成氧化锌、氢氧化锌，这些产物大量溶解于强碱电解液中；充电时，由于产物的溶解性，大部分的锌酸盐不沉积在多孔的锌电极，而沉积在电解液的周围和隔膜中，这就使锌电极的传质过程产生了困难，并在电极的外部表面和某些点上形成枝状沉积物。枝晶没有附着力，易刺穿隔膜。此外，锌酸盐密度较大，趋于下沉；随着充放循环的进行，电极上部消耗，大量锌沉积于电极下部，导致电极变形，电极变形又导致有效面积减少，放电速率降低，造成电池容量迅速下降。而与此同时锌镍电池在室温下长时间贮存后，电池的性能会有一定程度的下降，主要也表现为电池的容量降低和电池寿命缩短。

发明内容

本发明旨在改进用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，使锌负极在充放电过程中能够保持表面光滑、平整，控制锌枝晶的生长及减少变形，从而改善锌电极的性能，提高电池的使用寿命，同时，电池在搁置一段时间后容量恢复性能较好。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

用于碱性二次电池锌负极的活性浆料，其包括活性氧化锌、过渡金属氧化物和水，还含有纳米锌粉、有机分散剂和有机粘结剂；所述有机分散剂可使浆料中的化学物质和浆时能保持稳定，不相互发生不利反应；所述有机粘结剂可将负极活性物质粘结在一起，形成负电极。

为提高负极性能，减小负极变形，还可向其中添加Ca(OH)₂或碱金属的氟化物。

活性浆料中各物质的重量百分比优选含量为：活性氧化锌50-55％，过渡金属氧化物4-5％，纳米锌粉15-17％，有机分散剂0.1-1％，有机粘结剂3-5％，余为水。所述的过渡金属氧化物选自下述化合物中的一种或几种：Bi₂O₃、Al₂O₃、In₂O₃。

Ca(OH)₂的添加量可为0.2-0.5wt％，碱金属的氟化物添加量可为0.1-0.3wt％。

所述有机分散剂可为N44。

所述有机粘结剂可为聚四氟乙烯乳液(60％PTFE)、羟乙基纤维素(HEC)。

所述活性浆料可采用下述方法制备得到：(1)按照预定配比，称取活性氧化锌粉、纳米锌粉、过渡金属氧化物粉、Ca(OH)₂、碱金属的氟化物，加入到容器中，混合均匀；在另一带盖的搅拌分散器中加入称配好的有机分散剂和有机粘结剂，搅拌均匀；从漏斗口加入混合均匀的干粉混合物，然后加入另外一部分有机粘结剂，再在真空状态下搅拌均匀，即得到本发明之碱性二次电池锌负极活性浆料。

与现有锌负极活性浆料相比，本发明的优点在于：(1)采用本发明锌负极活性浆料制作的镍锌电池，其循环寿命可提高一倍以上；(2)采用本发明锌负极活性浆料制作的镍锌电池，在60℃±2℃条件下搁置30天后，放电循环寿命和电池容量仍能保持和恢复，基本解决了镍锌电池储存后性能衰减的问题。

附图说明

图1现有镍锌电池12A放电循环曲线图；

图2采用本发明实施例1锌负极活性浆料制成的镍锌电池12A放电循环曲线图；

图3现有镍锌电池放置后放电循环曲线图；

图4采用本发明实施例2锌负极活性浆料制成的镍锌电池放置后放电循环曲线图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。不得将这些实施例解释为对本发明保护范围的限制。

实施例1

重量百分配比：活性氧化锌粉54％，纳米锌粉16％，Bi₂O₃ 1.75％，Al₂O₃ 3％，In₂O₃ 0.04％，KF 0.14％；分散剂HEC 0.3％；粘结剂N44 0.2％，PTFE 4.3％。