[发明专利]一种碱性电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碱性电池负极材料，其特征在于，所述的负极材料是一种掺杂态的氧化锌，采用三价金属离子X³⁺作为主掺杂剂；稀土元素离子M³⁺作为副掺杂剂；

所述三价金属离子X³⁺与稀土元素离子M³⁺是一种金属盐类化合物，所述的金属盐类化合物是该金属离子X³⁺与稀土元素离子M³⁺的硫酸盐、硝酸盐、或者氯化物。

2.如权利要求1所述的一种碱性电池负极材料，其特征在于，所述负极材料中氧化锌含量为70%-99%摩尔比；三价金属离子X³⁺含量是氧化锌摩尔数的0.1%-29%；稀土元素离子M³⁺含量是氧化锌摩尔数的0.01%-5%。

3.如权利要求1所述的一种碱性电池负极材料，其特征在于，所述负极材料中氧化锌含量为85%-99%摩尔比；三价金属离子X³⁺含量是氧化锌摩尔数的0.1%-15%；稀土元素离子M³⁺含量是氧化锌摩尔数的0.01%-3%。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种碱性电池负极材料，其特征在于，所述的三价金属离子X³⁺选自铁离子Fe³⁺、铬离子Cr³⁺、钴离子Co³⁺、铋离子Bi³⁺、镓离子Ga³⁺、钒离子V³⁺中的任意两种或多种；所述的稀土元素离子M³⁺选自钇离子Y³⁺，镧离子La³⁺，镨离子Pr³⁺，铈离子Ce³⁺,钐离子Sm³⁺,钕离子Nd³⁺，铕离子Eu³⁺中的一种或多种。

5.如权利要求1-3任一项所述的一种碱性电池负极材料，其特征在于，所述主掺杂剂采用镓离子Ga³⁺与铁离子Fe³⁺，所述副掺杂剂采用镧离子La³⁺。

6.如权利要求1-3任一项所述的一种碱性电池负极材料，其特征在于，所述主掺杂剂采用金属离子X³⁺的硫酸盐时，副掺杂剂采用稀土元素离子M³⁺的硫酸盐；主掺杂剂采用金属离子X³⁺的硝酸盐时，副掺杂剂采用稀土元素离子M³⁺的硝酸盐；主掺杂剂采用金属离子X³⁺的氯化物时，副掺杂剂采用稀土元素离子M³⁺的氯化物。

7.一种碱性电池负极材料的制备方法，采用化学共沉积法制备，包括如下步骤：

第一步：先将锌的可溶性盐类一种或多种溶于水，取所述三价金属离子X³⁺金属盐类化合物中的两种或多种作为主掺杂剂，其三价金属离子X³⁺的摩尔数相当于锌离子摩尔数的0.1-29%，取所述稀土元素离子M³⁺金属盐类化合物中的一种或多种作为副掺杂剂，其稀土元素离子M³⁺的摩尔数相当于锌离子摩尔数的0.01%-5%，配置成锌离子浓度为0.1-10mol/L的溶液，向该溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇作为分散剂，分散剂的加入量为5-15克/升；

第二步：取摩尔数相当于锌离子摩尔数2-3倍的氢氧化钾或氢氧化钠，取摩尔数相当于氢氧化钾或氢氧化钠摩尔数0.05-10%的无水碳酸钠，用水溶解，将二者配置成0.1-12mol/L的溶液，作为沉淀剂；

第三步：搅拌第一步制得的锌盐溶液，将第二步所制备的沉淀剂缓慢加入，控制滴加速度，反应温度为20-60℃，反应时间为0.5-12h，当反应体系的PH值在8-12之间，可视为反应结束，继续陈化3-24小时，得到沉淀；

第四步：过滤沉淀，将所得物反复清洗至溶液中性，真空烘干至恒重；

第五步：将烘干后的产物放进马弗炉内煅烧，煅烧温度为300-1200度，时间为0.5-5小时，将煅烧后产物粉碎即得所述掺杂态氧化锌。