[发明专利]一种镍锌二次电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍锌二次电池，具体地涉及一种正极含有覆钴的羟基氧化镍和负极含有锌的镍锌二次电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着数码电子产品（如数码相机，手提电脑，便携式通讯器材等）的兴起，急需研制开发与之配套的可移动的化学电源。这些电子产品要求与之配套的化学电源应具有开路电压高，比功率大，比能量高，工作温度范围广，可大电流充放电、携带方便，安全价廉等特点。镍锌电池具有较高的放电电压平台（1.6V）、高的比能量和比功率，是理想的化学电源。

以往的镍锌二次电池是以氢氧化镍、氧化锌作为电池的正、负极活性物质，由于负极氧化锌的粘度较大，制成浆料流动性差，上浆密度低，负极导电性差。正极氢氧化镍也仅为半导体材料，导电性也较差。由于正负极材料特性，导致电池循环寿命短，初始极化较大，内阻较高，放电平台较低，比能量也较低。

羟基氧化镍由于可逆性较差，常用于一次电池的制备中，本发明利用合成的覆钴羟基氧化镍作为正极活性物质，制备出了镍锌二次电池，该电池具有循环寿命长，放电平台高，比能量、比功率高等特点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种电池循环寿命长，放电平台较高，比能量也较高的新型镍锌二次电池及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种镍锌二次电池的制备方法如下： 

（一）正极片通过下述方法制备得到：

（1）正极导电基体是泡沫镍，镍网或镍带；

（2）将正极活性物质、正极添加剂和正极粘合剂按重量百分比分别为85%～99%、0.5%～10%、0.5%～5%混合均匀。其中正极活性物质为覆钴β-羟基氧化镍与氢氧化镍按重量配比1: 0～9的混合。所述的氢氧化镍为覆钴球型氢氧化镍；覆钴β-羟基氧化镍为以覆钴氢氧化镍为起始料合成的覆钴β-羟基氧化镍；正极添加剂为石墨粉、乙炔黑、聚四氟乙烯、金属镍、金属镉、金属铜、锌粉、氧化钴、氧化锰、氧化锌、三氧化二铝、氧化锂、氧化钇等中的一种或两种以上的混合；正极粘结剂为羟乙基纤维素（HEC）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚氧化乙烯（PEO）、羧丙基甲基纤维素（HPMC）、聚偏氟乙烯（PVDF）或六氟丙烯（HFP）中的一种或两种以上的混合；

（3）将（2）得到的混合物，加混合物重量0.1～0.3倍量水配制成浆料，涂覆在正极导电基体上，通过烘干、轧膜、切片后得到正极片。

（二）负极片通过下述方法制备得到

（1）负极导电基体是泡沫铜、铜网或铜带；

（2）将负极活性物质、负极添加剂和负极粘合剂按重量百分比分别为75%～99%、0.5%～20%、0.5%～5%混合均匀。所述的负极活性物质为锌粉与氧化锌按重量配比1: 0～4的混合。所述的锌粉为金属锌粉或金属锌合金，其中添加了铟、铋或铅及其化合物作为缓蚀剂；负极添加剂可以是三氧化二铝、氧化锌、氧化钙、氧化镉、氧化铋、氧化钇，氧化铟、氧化铋、氧化铅中的一种或二种以上的混合；负极粘结剂可以是羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）、聚四氟乙烯（PTFE）或聚氧化乙烯（PEO）中的一种或两种以上的混合；

（3）将（2）得到的混合物，加入混合物重量0.01～0.05倍量的水配制成浆料，涂覆在负极导电基体上，经烘干，轧膜，切片后得到负极片。

（三）制备电池：

用隔膜纸将正极片与负极片隔开，卷绕后成圆筒形套入电池壳中，注入电解液，正极片通过极耳与正极帽相连，负极与电池壳接触，最后对电池进行封口，化成；

所述的隔膜纸为聚丙烯、聚乙烯无纺布、聚乙烯、聚丙烯接枝膜或尼龙纤维无纺布的一种或两种以上的复合；

所述的电解液为氢氧化钾（KOH）、氢氧化钠（NaOH）或氢氧化锂（LiOH）的一种或两种以上混合；通常采用重量百分浓度为20%～30%的氢氧化钾（KOH）、氢氧化钠（NaOH）或氢氧化锂（LiOH）的一种或两种以上混合，添加量为1.0~2.5g，比重为1.0~1.5g/cm³。当然本领域的技术人员可以根据实际需要调整电解液的浓度、添加量和比重。

本发明的镍锌二次电池的电极反应原理如下：

本发明制备的镍锌二次电池的电化学性能如表1所示。

表1