[发明专利]一种基于高活性镍正极的镍锌电池的制备方法

权利要求书

1.一种单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、将泡沫镍片和Ni–NiO前驱体溶液置于反应釜中，在90～100℃下反应5～7h；取出干燥、在N₂气氛中退火处理制得Ni–NiO异质结构纳米泡沫镍片；

所述Ni–NiO前驱体溶液包括0.10mol/L～0.30mol/L的H₂C₂O₄·H₂O、1～2mol/L六亚甲基四胺以及0.1～0.2mol/LNi(NO₃)₂·6H₂O；

S2、将所述Ni–NiO异质结构纳米泡沫镍片置于氯化镍与氧化石墨烯混合悬浮液中，进行冷冻干燥8～10h；

所述氯化镍与氧化石墨烯混合悬浮液是在强烈磁力搅拌情况下，每400～600μL浓度为0.5～3mg/mL的氯化镍前驱体溶液加入到20～50μL含氧化石墨烯0.6～1.8mg/mL、尿素0.06～0.15g/mL的氧化石墨烯悬浮液中配制而得；

S3、步骤S2中冷冻干燥后的泡沫镍片在NH₃和Ar混合气体下700～800℃热处理3～4h，随炉冷却到室温，即得所述单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极。

2.根据权利要求1所述的单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述泡沫镍片为盐酸活化处理后的泡沫镍。

3.根据权利要求2所述的单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极的制备方法，其特征在于，所述活化处理是将泡沫镍片置于2～3mol/L盐酸中，在30～40℃下超声处理5～15min进行活化。

4.根据权利要求1所述的单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述干燥的温度为55～65℃。

5.根据权利要求1所述的单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述退火处理的温度为300～350℃，时间为2～3h。

6.根据权利要求1所述的单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氧化石墨烯悬浮液是在每30～50mL去离子水溶入30～50mg氧化石墨烯片和3～4g尿素配制而得。

7.一种基于单原子镍正极的镍锌电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A1、采用如权利要求1–6中任一项所述的方法制备单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极；

A2、以所述单原子Ni–石墨烯修饰的Ni–NiO异质结构纳米片镍电极作为正极，以锌电极作为负极，正负极之间用隔膜隔开，两电极之间填充电解质，组装即得所述镍锌电池。

8.根据权利要求7所述的基于单原子镍正极的镍锌电池的制备方法，其特征在于，所述锌电极的制备包括如下步骤：

B1、配制含1.5～5g/mL锌和1～3mg/mLBi₂O₃的前驱体水溶液A，将所述前驱体水溶液A与十二烷基硫酸钠的正癸烷溶液混合，得混合溶液；所述十二烷基硫酸钠的正癸烷溶液中十二烷基硫酸钠的浓度为2～6mg/mL；

B2、在每2～4mL所述混合溶液中加入0.3～0.4g羧甲基纤维素钠以及0.4～0.8gPVA，得锌电极浆料；

B3、将所述锌电极浆料置于模具中，干燥；在Ar气氛下400～410℃下热处理1.5～2h，随后加热至600～660℃，空气气氛下热处理0.5～1h，制得泡沫状氧化锌；

B4、对所述泡沫状氧化锌进行电化学还原处理，在氮气气氛下干燥，制得所述锌电极。