[发明专利]一种耐低温的水系镍铁电池

权利要求书

1.一种耐低温的水系镍铁电池，其特征在于，所述的电池包括正极、负极和特定抗冻电解液；所述的正极为氧化镍/碳复合薄膜；所述的负极为泡沫铁；所述的特定抗冻电解液为一定浓度范围的氢氧化钾水溶液；所述的抗冻电解液的最低冰点为-112 ^oC；所述氢氧化钾水溶液的制备方法为：将氢氧化钾溶解于去离子水中，搅拌均匀后得到水相电解液，所述氢氧化钾的浓度范围为5-15 mol/L。

2.根据权利要求1所述的一种耐低温的水系镍铁电池，其特征在于：所述的正极为氧化镍/碳复合薄膜；所述的氧化镍/碳复合薄膜可通过液相反应及高温煅烧过程制得，包括如下制备步骤：

（1）将1 g四水乙酸镍C₄H₆NiO₄⋅4H₂O，1.5 g尿素CO(NH₂)₂及0.3 g的氟化铵NH₄F溶于50ml的去离子水中，而后将该混合液转移至聚四氟乙烯反应釜中；将2.5×4.0×0.2 cm³泡沫镍置于反应釜内，密封后于130 ^oC电热烘箱中持续加热反应5小时；

（2）待反应釜自然冷却后取出样品，得到生长有碱式碳酸镍Ni₂(OH)₂CO₃前驱体的泡沫镍；利用去离子水清洗该前驱体薄膜，而后将其置于含有50 mg多巴胺且pH=8.5的100 mLTris缓冲液中持续浸泡6小时；用去离子水冲洗该复合材料，并将其置于60^oC烘箱中干燥待用；

（3）将干燥后的混合材料置于管式炉中，在氩气气氛中以550^oC煅烧1小时，得到氧化镍/碳复合薄膜；将氧化镍/碳复合薄膜直接作为电池正极使用，无需其它额外的电极制备过程。

3. 根据权利要求1所述的一种耐低温的水系镍铁电池，其特征在于：所述负极为酸洗清洁后的泡沫铁，包括如下制备方法：选用孔隙率为95%的商用泡沫铁材料并剪裁成1×1×0.15 cm³的尺寸，将其在3 mol/L的盐酸溶液中浸泡10分钟以彻底清除其表面铁氧化物；经去离子水冲洗干燥后，该材料直接作为电池负极使用；所述负极的性能检测，包括如下步骤：依次在常温和低温环境下，以泡沫铁为工作电极和参比电极，Pt丝为对电极，5-15 mol/L的氢氧化钾溶液为电解液，在三电极体系中对泡沫铁负极进行电化学性能检测。

4.根据权利要求1所述的一种耐低温的水系镍铁电池，其特征在于：水系镍铁电池的全电池的组装包括如下步骤：将上述氧化镍/碳复合正极、玻璃纤维隔膜、泡沫铁负极依次紧密堆叠，滴加上述特定浓度的电解液渗透其中，热塑封装至聚乙烯膜内，完成全电池组装；对组装好的镍铁全电池在常温和低温环境进行电化学性能检测。

5.根据权利要求1所述的一种耐低温的水系镍铁电池，其特征在于：电池负极与电池正极的体积比为1.5:1。

6.根据权利要求1所述的一种耐低温的水系镍铁电池，其特征在于：所述水系镍铁电池的最低的工作温度为-40^oC及以下。