[发明专利]一种高性能的碱性二次电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱性二次电池负极材料，特别涉及一种高性能的碱性二次电池负极材料。

背景技术

当今社会，碱性二次电池作为一种重要的化学电源被广泛应用。碱性二次电池包括Ni/Fe电池、Ni/Zn电池、Ni/Cd电池、Ni/MH电池等。其中真正大规模产业化有 Ni/Cd电池、Ni/MH电池。Ni/Cd电池曾经一度占据市场的主要份额，然而，由于其使用毒性较大的Cd作为负极材料，环境污染严重，现在已被淘汰。Ni/MH电池的商业化生产已有近20年的历史，Ni/MH电池具有容量大、大倍率放电性能好、无Cd污染等突出优点，已取代Ni/Cd电池成为主流绿色高能碱性二次电池。。目前市场上Ni/MH电池的负极材料主要是AB₅型储氢合金，其放电容量只有330 mA g^-1左右，提高空间有限。

近几年，电动自行车、电动汽车等电动交通工具发展迅速，对动力电池需求巨大。过去Ni/MH电池一度用作电动自行车的动力电池。随着铅酸蓄电池性能的改进和锂离子二次电池成本的降低， Ni/MH电池逐步退出动力电池市场。如今，大众电动自行车主要使用铅酸蓄电池，高端电动自行车用锂离子二次电池。而在电动汽车上，锂离子二次电池（锰酸锂，磷酸亚铁锂）占据着主导地位。碱性二次电池如想成为电动交通工具的动力电池，必须满足高性能、低价格要求。因而，开发一种容量高、寿命好、高倍率放电性能好、成本低的负极材料具有现实意义。

近几年，Co类材料因其理论容量较高（可达909mAh/g）而引起研究者的广泛研究，研究者采用高温固相法、化学还原法、球磨法、共沉淀法、直接混合法等制备了一系列Co(OH)₂、Co₃O₄、 Co、Co-S、Co-Si、Co-B、Co-CNTs、Co-P、Co-Se、Co-BN、Co-Si₃N₄电极，放电容量可达400mAh/g，循环寿命也很好。但倍率放电性能仍不太理想，300 mA/g放电下，容量只有300mAh/g左右。目前与AB₅型储氢合金相比，并没有性能和价格优势。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的缺陷，提供一种高性能的碱性二次电池负极材料的制备方法。这种材料具有放电容量高、循环寿命好、高倍率放电性能好等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种高性能的碱性二次电池负极材料的制备方法，其特征在于：按照下述步骤进行：是用可溶性Co盐和CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）溶到水合肼中，其中可溶性Co盐和CTAB的摩尔比为1:1～5:1在150 ℃～220℃水热1～10 h条件下，过滤洗涤干燥制得的六方晶系的Co粉，微观结构为直径1～10 μm左右的微球。

所述的可溶性Co盐可以是硫酸钴、氯化钴、硝酸钴、乙酸钴等中的一种或混合物。

所述的水热条件的温度是150～220℃,1～10h。

所述六方晶系的Co粉复合S粉，其中当Co:S=2:1～3:1，在500mA/g高电流下放电容量可达600～700mhA/g。

本发明的有益效果是：作为电极材料放电容量高、循环寿命好、高倍率放电性能好。在500mA/g高电流下放电容量达到550mhA/g以上；复合一定量的S粉后，在500mA/g高电流下放电容量可达600～700mhA/g。

附图说明

图1：Co材料的XRD图

图2：Co材料的SEM图

图3：复合一定量S粉后的Co电极的循环寿命曲线(放电电流密度500mA/g)。

具体实施方案

实施例1：

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

 

将40 mmol CoCl₂ 和 20 mmol CTAB 溶到 700 mL 水中， 加入120 mL 水合肼，180 ℃ 水热5 h, 过滤洗涤干燥即得样品。XRD显示该样品为无杂质的六方晶系的Co(图1)，SEM显示样品的形貌是均匀的直径1.5μm左右的微球(图2)。将样品添加导电剂和粘结剂涂片制成电极进行测试。如图3在500mA/g高电流下放电容量达到560mhA/g，循环100周后，容量仍达494mhA/g。复合一定量的S粉后，放电容量均有明显提高，其中当Co:S=2:1时，最高放电容量可达702mhA/g，循环90周后，容量仍达654mhA/g。与AB₅型合金相比性能优势明显。