[发明专利]氢氧化镉多孔材料、制备方法及包含该材料的阴极和电池

说明书

本发明涉及氢氧化镉多孔材料、制备方法及包含该材料的阴极和电池。氢氧化镉多孔材料孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV。制备方法包括如下步骤：制备极性碱性溶液；制备非极性镉源溶液；非极性镉源溶液包含非极性溶剂和溶解于非极性溶剂中的有机镉盐，有机镉盐具有4～30的碳链长度；混合并搅拌极性碱性溶液和非极性镉源溶液，极性碱性溶液与非极性镉源溶液的混合体积比为n:1，n=0.1～100；持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液维持分散于极性碱性溶液中，生成氢氧化镉材料沉淀物；对得到的混合物进行固液分离和洗涤，制得氢氧化镉多孔材料。多孔状的氢氧化镉作为电池的阴极材料具有更大潜力。

技术领域

本发明涉及一种氢氧化镉材料，尤其是氢氧化镉多孔材料、制备方法及包含氢氧化镉多孔材料的阴极和电池。

背景技术

多孔电极是由高比表面的粉末状活性物质或与具有导电性的惰性固体微粒混合，通过压制、烧结或化成等方法构成的电极。化学电源系列都采用多孔电极。采用多孔电极，使进行电化学反应的活性比表面有很大提高。由于提高了参加放电过程的活性物质的量，也由于电极的孔率和比表面的提高，使电极的真实电流密度大大降低，从而使电池的能量损失（包括电压损失和容量损失）大大减小，电池的性能获得显著改善。

氢氧化镉是一种层状结构的宽禁带（3.2eV）的间接带隙半导体材料，可作为镉镍电池的阴极材料，具有寿命长、机械强度高、使用温度范围宽（-40～+50℃）、电压稳定、安全可靠、维护方便、能耐受高于正常使用电流的几倍乃至十倍的大电流等优势，被广泛应用于各种设备中。

现有的氢氧化镉主要为纳米线、纳米片状氢氧化镉。例如，中国发明专利CN102502786A于2012年6月20日公布的氢氧化镉纳米线的制备方法，采用苯与硝酸镉混合溶液与氢氧化钠反应，在丙酮清洗的纯铜片表面即可得到氢氧化镉纳米线；又如中国发明专利CN107051548A于2017年8月18日公布的一种简易制备六边形CdO/CdS异质结纳米复合材料的方法，将氢氧化锂水溶液逐滴加入到搅拌中的硝酸镉乙醇溶液中，最终摩尔比为2.4～2.6:1，继续搅拌50～60min，然后于26～29℃温度下静置5～6h，转移至反应釜中，于180～200℃下反应10～12h；所得产物经洗涤、干燥，得到六边形氢氧化镉纳米片。以及中国发明专利CN101306833B公开了一种氢氧化镉纳米材料的微波制备方法，先将镉盐溶解于水中，加入氨水或氢氧化钠形成澄清透明的镉络合离子溶液，然后加入不溶于水的脂肪醇，以脂肪醇—水界面体系为反应介质，采用微波辐照技术，控制微波功率和反应时间，并加入表面活性剂改变产物的尺寸和形貌，即可制备出氢氧化镉纳米材料，氢氧化镉纳米材料呈多晶一维项链状结构，且由空心球的次级结构组装而成。

随着社会的发展，电子产品对电池的要求越来越高，对电极的材料也提出了更大的挑战，尤其是一些特殊场景更为突出，目前纳米线状、纳米片状以及空心球组成的一维项链状的氢氧化镉还不能满足多孔电极日益增长的要求。

发明内容

本发明的目的一是提供一种氢氧化镉多孔材料，孔径大于等于0.2μm，能够更好的满足多孔电极的要求。

本发明的目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种氢氧化镉多孔材料，孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV。

氢氧化镉多孔材料具有孔结构，填补了目前尚无有关多孔状氢氧化镉报道的空白，相比纳米线状和纳米片状的氢氧化镉，多孔状的氢氧化镉在作为镉镍电池的阴极材料方面具有更大的潜力，本发明制得的氢氧化镉多孔材料具有孔，且孔直径大于等于0.2μm，光学带隙大于等于3.2eV，用于制作电极，电极的孔率和比表面的提高，使电极的真实电流密度大大降低，从而使电池的能量损失（包括电压损失和容量损失）大大减小，电池的性能获得显著改善。

本发明进一步设置为：氢氧化镉多孔材料包含具有六方晶系的晶体，孔直径范围为0.2～1.5μm；光学带隙的范围为3.5～3.8 eV。

优选的，孔直径范围为0.3～1.0μm。