[发明专利]一次碱性电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一次碱性电池负极材料，包括如下重量份数的组分：锌90‑98份，凝胶剂1‑7份，稀土氧化物是锌用量的0.1％以下；所述锌0.9‑0.98份与所述稀土氧化物形成核壳纳米材料，其余锌为纳米级材料；本发明还公开了一次碱性电池负极材料的制备方法，首先采用溶胶‑凝胶法制备稀土氧化物@锌核壳纳米材料，再将其与锌粉、凝胶剂混合干拌，加入电解液后混合湿拌，最后脱泡处理制成一次碱性电池负极材料。本发明的有益效果是通过使用稀土氧化物@锌核壳纳米材料提高了负极锌膏的析氢电位，降低负极的自腐蚀作用，提高电池防漏性能，延长电池使用寿命。

技术领域

本发明涉及一次电池的电极，尤其是涉及一种一次碱性电池负极材料，同时涉及其制备方法。

背景技术

随着科技发展以及观念的转变，人们在使用电池时倾向于选择不含汞的碱性电池，而现代的用电产品对电池性能的要求也越来越高，因此开发出高性能、低漏液率、寿命长等综合性能好的电池，是一直以来的研究方向。

稀土是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素。稀土素有工业黄金之称，我国的稀土资源非常丰富，应用十分广泛，主要应用于冶金、玻璃、陶瓷等领域，但在电池工业中，稀土氧化物在一次碱性锌锰电池中应用较少，例如中国专利申请CN102931385A公开了一种碱性电池负极材料及其制备方法，该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，且其中的稀土元素离子为硫酸盐、硝酸盐、氯化物离子，由于其为二次碱性电池，故其重点在于电池的充放电循环寿命的延长，而稀土元素离子M³⁺作为副掺杂剂以离子形态存在并且只是起到辅助作用，协助主掺杂剂三价金属离子X³⁺提高电池性能；中国专利申请CN101176222A公开了一种薄片碱性电池，稀土元素以金属态应用于其阳极表面的密封金属层，该密封金属层预涂布于阳极集电器表面能够形成耐碱金属氧化物薄膜以改善粘接，从而减少电解质渗漏，但是对于电池其他性能的改善有限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种添加稀土氧化物的碱性电池负极材料，具备高的电池性能和低漏液率。

本发明的技术方案是提供一种一次碱性电池负极材料，包括如下重量份数的组分：

锌90-98份，凝胶剂1-7份，稀土氧化物是锌用量的0.1％以下；所述锌0.9-0.98份与所述稀土氧化物形成核壳纳米材料，其余锌为纳米级材料。

优选地，一次碱性电池负极材料，包括如下重量份数的组分：锌95-98份，凝胶剂2-5份，稀土氧化物是锌用量的0.02-0.08％；所述锌0.95-0.98份与所述稀土氧化物形成稀土氧化物@锌核壳纳米材料，其余锌为纳米级材料。

所述稀土氧化物为氧化钇、氧化钕或者氧化铈中的一种。

所述凝胶剂由聚丙烯酸和聚丙烯酸钠组成。

所述稀土氧化物@锌核壳纳米材料粒径为0.1-10nm。

所述稀土氧化物@锌核壳纳米材料粒径为1-5nm，该粒径范围内更加容易制得均匀一致的粒子。

所述纳米级锌材料粒径与稀土氧化物@锌核壳纳米材料粒径接近，保持材料颗粒均匀有利于制得的负极材料材质均一致密。

本发明还提供一次碱性电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将稀土硝酸盐配制成0.2-0.3mol·L^-1的水溶液，滴加5-7％双氧水，搅拌并滴加2-6％氨水，至溶液pH大于9，13000/min离心5-10min，取沉淀超声10-20min后水洗，150-200℃真空干燥，得纳米稀土氧化物；