[發明專利]以微乳液法制備的硼化物為負極材料的堿性二次電池

有效

• 申請號: 201410363282.1
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105322160B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 吳鋒;白瑩;吳川;吳伯榮
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/24;C01B35/04
• 代理公司: 北京迎碩知識產權代理事務所(普通合伙) 11512
• 代理人: 張群峰;錢揚保

本發明公開了一種堿性二次電池，包括正極片、負極片、隔膜和堿性電解液，負極片的活性物為硼化物，硼化物的制備方法包括：(1)將可溶性金屬鹽溶液和用堿或緩沖溶液調節pH值≥8的BH₄^?的水溶液中的一種以及表面活性劑和助表面活性劑混合，得到微乳液；(2)將可溶性金屬鹽溶液和用堿或緩沖溶液調節pH值≥8的BH₄^?的水溶液中的另一種加入到微乳液中，進行攪拌，然后進行固液分離，得到沉淀；(3)將沉淀進行清洗后降溫至?80℃以下，然后進行真空干燥，得到前軀體；(4)將前驅體在惰性氣體保護下進行熱處理，得到硼化物。本發明的堿性二次電池具有較高的放電比容量和優異的循環穩定性能，制備得到的硼化物具有更好的物理特性。

技術領域

本發明涉及能源材料領域，具體地，涉及一種以微乳液法制備的硼化物為負極材料的堿性二次電池。

背景技術

由于硼化物作為堿性二次電池負極材料時，可發生多電子的反應，釋放出超常的電化學容量，且其在堿性溶液中良好的電化學可逆性能及循環性能使其備受矚目。當前制備硼化物的方法眾多，如化學還原法、球磨法、電弧法、高(低)溫固相法等。然而，通過上述方法在合成硼化物的過程中，由于BH₄^-極強的還原性，其能與金屬鹽瞬間發生反應，會造成合成的大部分硼化物存在粒子尺寸大且不可控、粒度分布寬、顆粒團聚嚴重、比表面積小等缺點，而且也存在制備得到的硼化物組裝成的堿性二次電池的電化學性能有待提高等缺點。

因此，研發一種具有優異的電化學性能、其負極片的硼化物具有更好的物理特性(粒子尺寸小且可控、粒度分布窄、無明顯顆粒團聚、比表面積大)的堿性二次電池，具有重要的現實意義和廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的堿性二次電池的電化學性能有待提高、負極片活性物硼化物的粒子尺寸大且不可控、粒度分布寬、顆粒團聚嚴重、比表面積小等缺點，提供一種以微乳液法制備的硼化物為負極材料的堿性二次電池，該堿性二次電池具有優異的電化學性能且其負極片的活性物(即負極材料)硼化物具有更好的物理特性(粒子尺寸小且可控、粒度分布 窄、無明顯顆粒團聚、比表面積大)。

本發明的發明人在研究中意外發現，采用微乳液(O/W型)法結合冷凍-真空干燥法制備得到的硼化物具有粒子尺寸小且可控、粒度分布窄、無明顯顆粒團聚、分散性良好、比表面積大等優點，且以該硼化物為負極片的活性物制備得到的堿性二次電池具有良好的電化學可逆性能及循環性能。

因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種堿性二次電池，所述堿性二次電池包括正極片、負極片、隔膜和堿性電解液，所述負極片的活性物為硼化物，所述硼化物的制備方法包括以下步驟：

(1)將可溶性金屬鹽溶液和用堿或緩沖溶液調節pH值≥8的BH₄^-的水溶液中的一種以及表面活性劑和助表面活性劑混合，得到微乳液；

(2)將可溶性金屬鹽溶液和用堿或緩沖溶液調節pH值≥8的BH₄^-的水溶液中的另一種加入到微乳液中，進行攪拌，然后進行固液分離，得到沉淀；

(3)將步驟(2)得到的沉淀進行清洗后降溫至-80℃以下，然后進行真空干燥，得到前軀體；

(4)將前驅體在惰性氣體保護下進行熱處理，得到硼化物。

本發明采用微乳液(O/W型)法結合冷凍-真空干燥法制備得到的硼化物，具有優異的物理特性(粒子尺寸小且可控、粒度分布窄、無明顯顆粒團聚、分散性良好、比表面積大)，且以該硼化物為負極片的活性物制備得到的堿性二次電池具有良好的電化學可逆性能及循環性能。