[发明专利]一种利用电化学共沉积制备锌铟合金粉末的方法

说明书

一种利用电化学共沉积制备锌铟合金粉末的方法，本发明涉及锌铟合金粉末的制备方法。本发明是要解决锌‑氧化银电池的锌负极中铟的分布不均匀的技术问题。本方法：一、以ZnSO₄、In₂(SO₄)₃、Na₂SO₄、EDTA和柠檬酸配制沉积液；二、以铜片为阴极，以高纯锌板为阳极搭建沉积系统；三、在恒电流条件下沉积；四、将铜片上所得粉末真空干燥，得到锌铟合金粉末。本发明的锌铟合金粉末具有树枝状结构，铟的分布均匀，可用于制备的锌‑氧化银电池。

技术领域

本发明涉及锌铟合金粉末的制备方法。

背景技术

锌-氧化银电池是一种具有较高的比能量和功率密度的化学电源，具有稳定的放电电压、安全性好、无毒无害等优点，应用于民用和国防航天领域。但是锌-氧化银电池的循环性能限制了它的应用领域，锌电极的稳定性对锌-氧化银电池的循环性能有重要影响，锌负极在碱性电解液会出现锌电极变形、锌电极枝晶、锌电极的自腐蚀、锌电极的钝化的情形，这些问题将影响电池的容量和循环寿命，为了解决锌电极的这些问题，通常是采用添加剂的方法，这些添加剂包括：金属(汞、铅、锡、铟等)及其金属氧化物(Bi₂O₃、SnO₂、Ga₂O₃等)、氢氧化物(Ca(OH)₂、In(OH)₃、Ba(OH)₂、Mg(OH)₂等)和有机分子(十二烷基苯磺酸盐、十二烷基硫酸盐)等。锌电极加入添加剂后，添加剂会使得锌电极的腐蚀和析氢过电位增加，抑制锌电极的自腐蚀和析氢；添加剂会使得锌电极在循环过程中，会使电流分布更均匀，抑制锌在沉积过程中枝晶的产生。在锌-氧化银电池循环过程中，添加剂会抑制锌电极的形变、枝晶、钝化、自腐蚀，提高锌电极活性物质的利用率。在这些添加剂中，除了金属外，其他添加剂的导电性较低，选择金属作为添加剂有加高的导电率，而在这些金属添加剂中汞、铅、铟具有较高的析氢过电位，可以作为添加剂的选择。但是汞、铅由于有毒，对环境有污染，逐渐被人们禁止使用。而铟由于具有较高的析氢过电位、良好的导电性、稳定的化学性质、对环境友好等优良性质，由此选择铟作为添加剂添加到锌电极中来提高锌电极的析氢过电、抑制锌电极的自腐蚀和氢气的产生。目前将铟作为添加剂加入锌电极的方式为机械混合或共熔和表面包覆，但这些方法制备的电极，铟在锌电极中分布不均匀，电池的循环寿命仍然较低。

硕士论文《锌铟合金电沉积规律及其在高能碱锰电池中的应用研究》一文中公开了一种在酸性硫酸盐体系中，通过电镀法在铜集流体表面沉积铟或锌铟合金层的方法，该镀铟或锌铟合金的铜集流体在碱性体系中具有较好的电化学稳定性。其镀液的基本组成为硫酸铟8-12g/L，硫酸锌18-26g/L，以EDTA为主，由含羟基、羧基、胺基的有机化合物组成的复合络合剂60-70g/L，添加剂2-5g/L。由于沉积层是沉积在集流体上，铟在锌电极中分布不均匀。该技术方案是通过电沉积的方法直接制备锌银合金粉末，该粉末直接作为锌银电池锌电极的活性物质，而并不是在集流体上沉积，并且铟作为添加剂是均匀分布在整个锌电极当中的；上述方案只是在集流体上有分布，铟在锌电极中分布是不均匀。

发明内容

本发明是要解决锌-氧化银电池的锌负极中铟的分布不均匀的技术问题，而提供一种利用电化学共沉积制备锌铟合金粉末的方法

本发明的利用电化学共沉积制备锌铟合金粉末的方法，按以下步骤进行：