[发明专利]一种锌电池用超细锌酸钙晶体的制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种锌电池用超细锌酸钙晶体的制备方法，该制备方法包括：(a)将氧化锌溶于碱性溶液，制得碱性饱和氧化锌溶液；(b)在搅拌条件下，向碱性饱和氧化锌溶液中添加粒度为2000‑8000目的锌酸钙晶种，得到混合溶液；(c)在继续搅拌条件下，将氢氧化钙和氧化锌按照摩尔比为1∶2分别添加到混合溶液中进行反应；(d)待反应结束后，进行抽滤、洗涤和烘干，即得所述超细锌酸钙晶体。本发明制备方法制备得到的锌酸钙晶体具有粒径小、尺寸均匀、晶型完整、纯度高，且作为锌镍电池负极材料添加到电池中可有效抑制电池变形和锌枝晶的生成；此外，该制备方法反应时间短，不需要长时间陈化，节约能源消耗，劳动生产率高。

技术领域

本发明实施例涉及锌镍电池技术领域，具体涉及一种锌电池用超细锌酸钙晶体的制备方法。

背景技术

锌镍电池是一种高能量密度的碱性蓄电池，其电池性能远远高于镉镍和镍氢电池，且该种电池原料丰富，电解液和活性物质无毒，电池体系绿色无污染，越来越受到各国研究机构的重视。然而锌镍电池中常规负极材料的放电物质易溶于碱性电解液，发生锌枝晶或电极变形，从而导致电池循环寿命降低。为抑制锌电极变形和锌枝晶的生成，研究人员采用多种方式，其中一种研究方向是在锌电极中添加难溶的锌酸钙Ca[Zn(OH)₃]₂·2H₂O。

目前，锌酸钙的制备方法有主要有溶液反应法、微波水热法、固相球磨法、共沉淀法等。溶液反应法采用可溶性锌盐与钙盐，如醋酸锌、硝酸锌、氯化锌与醋酸钙、硝酸钙、氯化钙等，这些物质均会引入杂质，使产品纯度降低。有：固相球磨法是将氢氧化钙和氧化锌放置在湿相三维微球磨机碾磨一定时间，得到锌酸钙晶体悬浮液。该法制备的锌酸钙晶体粒径约20～30μm。但该法因受设备及资金限制，无法满足工业化生产，生产效率较低。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种锌电池用超细锌酸钙晶体的制备方法，以解决现有技术中锌酸钙晶体制备过程中引入杂质、粒度较大或设备受限、无法工业生产以及生产效率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面提供一种锌电池用超细锌酸钙晶体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(a)将氧化锌溶于碱性溶液，制得碱性饱和氧化锌溶液；

(b)在搅拌条件下，向碱性饱和氧化锌溶液中添加粒度为2000-8000目的锌酸钙晶种，得到混合溶液；

(c)在继续搅拌条件下，将氢氧化钙和氧化锌按照摩尔比为1∶2分别添加到混合溶液中进行反应；

(d)待反应结束后，进行抽滤、洗涤和烘干，即得所述超细锌酸钙晶体。

本发明上述制备方法通过选择氢氧化钙和氧化锌作为原料，能够确保产物中不含杂质，提高制备锌酸钙晶体的电性能；另外，通过选择碱性饱和氧化锌溶液，可确保反应的Zn：Ca的摩尔比为2：1，这是因为氧化锌在碱溶液中的溶解度较大，常温下氧化锌在30wt％的KOH溶液当中溶解度为45.65g/L；再通过对锌酸钙晶种粒度的限定，能够控制产物粒径大小、均匀度和晶型完整性；本发明上述制备方法在各步骤共同作用下制备得到的锌酸钙晶体具有粒径小、尺寸均匀、晶型完整、纯度高，且作为锌镍电池负极材料添加到电池中可有效抑制电池变形和锌枝晶的生成，，电池厂家试用后认为小粒径锌酸钙可有效提高电池使用寿命；此外，本发明制备方法反应时间短，不需要长时间陈化，节约能源消耗，劳动生产率高。

进一步地，所述步骤(a)中，碱性溶液为氢氧化钾溶液和/或氢氧化钠溶液；优选地，碱性溶液的浓度为5-25wt％。本发明通过对碱性溶液及其浓度的进一步选择，能够加速反应进行，缩短反应时间，并能保证所需晶型的优势生长，100、200晶面相对于其他特征峰强度优势更为明显。

进一步地，所述步骤(b)中，锌酸钙晶种通过球磨方式制备得到。