[發明專利]一種鋅空氣電池用多孔鋅錫合金負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610007963.3
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105489970B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 田忠良;賴延清;楊超;張志劍;郭偉昌;楊凱;李劼
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種鋅空氣電池的多孔鋅錫合金負極材料；其特征在于：所述鋅錫合金鍍層中錫、鋅均勻分布且錫鋅的摩爾比為0.01-0.20：1；

所述多孔鋅錫合金負極材料的制備包括下述步驟：以泡沫鎳為陰極，在含有絡合劑的電鍍液中進行電鍍，得到所述多孔鋅錫合金負極材料；所述含有絡合劑的電鍍液選自焦磷酸鹽體系電鍍液、葡萄糖酸鹽體系電鍍液、檸檬酸鹽體系電鍍液、酒石酸體系電鍍液中的一種；施鍍時，控制兩極間距離為1-8cm；陰極電流密度為0.02A/dm²-12A/dm²；控制鍍液中錫鋅的摩爾比為0.01-0.20：1；

所述焦磷酸鹽體系電鍍液中含有焦磷酸根、Zn²⁺和/或ZnO、Sn²⁺和功能添加劑A；在施鍍前，所述焦磷酸鹽體系電鍍液中焦磷酸根的濃度為0.15-3mol/L，Zn元素的濃度為0.03-1.0mol/L，Sn元素的濃度為0.008-0.20mol/L，功能添加劑A的濃度為0.2-50g/L，所述功能添加劑A選自明膠、聚乙二醇、骨膠中的至少一種；施鍍過程中，控制焦磷酸鹽體系電鍍液的pH值為8-13；

所述葡萄糖酸鹽體系電鍍液中含有葡萄糖酸根、Zn²⁺、Sn²⁺；在施鍍前，所述葡萄糖酸鹽體系電鍍液中葡萄糖酸根的濃度為0.09-1.4mol/L，Zn元素的濃度為0.03-0.65mol/L，Sn元素的濃度為0.008-0.1mol/L；施鍍過程中，控制葡萄糖酸鹽體系電鍍液的pH值為1-6；

所述檸檬酸鹽體系電鍍液中含有檸檬酸和/或檸檬酸根、Zn²⁺、Sn²⁺、功能添加劑B；在施鍍前，所述檸檬酸鹽體系電鍍液中檸檬酸和/或檸檬酸根的濃度為0.1-0.8mol/L，Zn元素的濃度為0.06-0.45mol/L，Sn元素的濃度為0.008-0.08mol/L；所述功能添加劑B選自聚乙二醇、骨膠、明膠中的至少一種，且其濃度為0.1-2g/L；施鍍過程中，控制檸檬酸鹽體系電鍍液的pH值為6-7；

所述酒石酸體系電鍍液包括堿性酒石酸鹽體系電鍍液和酸性酒石酸鹽體系電鍍液；

所述堿性酒石酸鹽體系電鍍液中含有酒石酸根、Zn²⁺和/或ZnO₂^2-和/或ZnO、Sn²⁺和/或SnO₂^2-、功能添加劑C；在施鍍前，所述堿性酒石酸鹽體系電鍍液中酒石酸根的濃度為0.01-0.75mol/L，Zn元素的濃度為0.01-1.25mol/L，Sn元素的濃度為0.001-0.12mol/L，所述功能添加劑C由磷酸鈉和六亞甲基四胺組成，且磷酸鈉的濃度為0.5-20g/L，六亞甲基四胺的的濃度為0.5-50g/L；施鍍過程中，控制堿性酒石酸鹽體系電鍍液的pH值為8-13；

所述酸性酒石酸鹽體系電鍍液中含有酒石酸和/或酒石酸根、Zn²⁺、Sn²⁺；在施鍍前，所述酸性酒石酸鹽體系電鍍液中酒石酸和/或酒石酸根的濃度為0.06-0.88mol/L，Zn元素的濃度為0.045-1.25mol/L，Sn元素的濃度為0.023-0.12mol/L，施鍍過程中，控制酸性酒石酸鹽體系電鍍液的pH值為2-6。

2.根據權利要求1所述的一種鋅空氣電池的多孔鋅錫合金負極材料；其特征在于：所述多孔鋅錫合金負極材料的孔隙率為25-50％；所述多孔鋅錫合金負極材料中，孔隙的孔徑為20-600μm。

3.根據權利要求1所述的一種鋅空氣電池的多孔鋅錫合金負極材料；其特征在于：所述鋅錫合金鍍層的厚度為20μm-2200μm。

4.根據權利要求1所述的一種鋅空氣電池的多孔鋅錫合金負極材料，其特征在于：控制電鍍時間為20-450s。