[发明专利]一种碱性二次电池锌负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碱性二次电池锌负极材料的制备方法，具体过程为：将锌氧化物和锡氧化物混合均匀后在惰性气氛中于700~1050℃烧结1~10h制得碱性二次电池锌负极材料Zn₂SnO₄晶体，该Zn₂SnO₄晶体用于锌镍二次电池负极活性物质或添加剂，能够提高锌镍电池的功率及比能量性能，防止锌镍电池锌负极膨胀、脱落及枝晶生长，进而延长锌镍电池的使用寿命。

技术领域

本发明属于锌镍二次电池锌负极材料的制备技术领域，具体涉及一种碱性二次电池锌负极材料的制备方法。

背景技术

当前可供使用的方形二次电池主要由铅酸蓄电池、氢镍电池和锂离子电池，其中铅酸蓄电池比能量低，一般只能达到30~35Wh/Kg，循环寿命再300~350次左右，需要较长的充电时间，同时铅是有毒重金属，生产过程和回收时如果处理不当会对环境造成严重污染，已被世界各国限制生产和使用。氢镍电池工作电压较低，高温时自放电较大，需要使用大量稀土原料，成本价格偏高，目前只适合做小型电器的电源。锂离子电池的比能量相对较高，可大电流充放电；但在生产和回收过程中对环境容易产生污染，现在所谓的环保仅仅是同铅酸电池相比较而言，而且由于锂离子电池存安全性问题，尤其是在大容量、高电压使用环境下安全性能更差，同时废旧磷酸铁锂、锰酸锂等锂离子电池回收困难有污染且没有回收价值等一系列问题，一定程度上对未来的人类环境会产生重大影响。

传统的锌镍电池负极由于采用了粒度较细的氧化锌粉末作为活性物质，在碱性电解液中的放电过程易溶出锌离子，在充电过程中锌离子在电极表面不平整的凸出部分沉积形成枝晶，枝晶穿透隔膜造成正负电极的短路，导致电池失效。虽然近些年来科研工作者做了大量的工作试图延长锌镍电池的循环使用寿命，但目前的研究工作主要局限于锌镍电池电解液及隔膜上，少部分在电极添加剂上寻找策略。目前的方法并不能很好地解决锌镍电池锌负极材料膨胀、脱落及枝晶生长等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种碱性二次电池锌负极材料的制备方法，该方法制得的碱性二次电池锌负极材料有效解决了锌镍电池锌负极膨胀、脱落及枝晶生长等问题，同时有效延长了锌镍电池的使用寿命。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种碱性二次电池锌负极材料的制备方法，其特征在于具体过程为：将锌氧化物和锡氧化物混合均匀后在惰性气氛或还原性气氛中于700~1050℃烧结1~10h制得碱性二次电池锌负极材料Zn₂SnO₄晶体，该Zn₂SnO₄晶体用于锌镍二次电池负极活性物质或添加剂，能够提高锌镍电池的功率及比能量性能，防止锌镍电池锌负极膨胀、脱落及枝晶生长，进而延长锌镍电池的使用寿命。

进一步优选，所述锌氧化物为氧化锌；所述锡氧化物为氧化亚锡或二氧化锡中的一种或多种。

优选的，所述惰性气氛为氮气或氩气中的一种或多种；所述还原性气氛为氢气或氢气与氮气的混合气体。

优选的，所述锌氧化物和锡氧化物按照元素摩尔比Zn：Sn=2:1的比例进行混合。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明制得的锌负极材料Zn₂SnO₄晶体能够用于锌镍二次电池负极活性物质或添加剂，能够有效提高锌镍电池的功率及比能量性能，防止锌镍电池锌负极膨胀、脱落及枝晶生长，并延长锌镍电池的使用寿命，满足了商品化应用及绿色环保的要求。

附图说明

图1是使用实施例1制得Zn₂SnO₄晶体作为锌负极材料制得的锌镍电池与目前常规锌镍电池的循环使用寿命对比曲线。

具体实施方式