[發明專利]鋅鎳二次電池負極材料鋅鈦多元層狀氧化物及其制備方法和使用該負極材料的電池

有效

• 申請號: 201710782785.6
• 申請日: 2017-09-03
• 公開（公告）號: CN107697897B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 李晶;上官恩波;寧颯爽;李耀;李全民
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01G9/00;C01G23/00;H01M4/24;H01M4/48;H01M10/30
• 代理公司: 41139 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 路寬<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種鋅鎳二次電池負極材料鋅鈦多元層狀氧化物及其制備方法和使用該負極材料的電池，屬于堿性二次電池負極材料技術領域。本發明的技術方案要點為：鋅鎳二次電池負極材料，包括鋅鈦多元層狀氧化物，該鋅鈦多元層狀氧化物由前驅體鋅鈦多元層狀氫氧化物[Zn_xTi_yM_z(OH)₂]·[(A^a?)_n·mH₂O]在惰性氣體保護下于300?800℃高溫煅燒而得。本發明還具體公開了該鋅鎳二次電池負極材料的制備方法及使用該負極材料的鋅鎳二次電池。本發明采用該新型鋅鎳二次電池負極材料能夠降低鋅電極的形變、抑制鋅枝晶的成長和改善鋅負極在堿液中的穩定性，極大提高了鋅鎳二次電池的循環使用壽命。

技術領域

本發明屬于堿性二次電池負極材料技術領域，具體涉及一種鋅鎳二次電池負極材料及其制備方法和使用該負極材料的電池。

背景技術

鋅鎳電池作為一種新型堿性二次電池，具有比能量大、比功率高和性價比高等獨特優點，被人們廣泛應用于各種儲能裝置。鋅鎳二次電池市場目前處于快速發展中，然而，該類型電池存在一個問題就是循環壽命相對于其它二次電池要差，這主要是由于鋅鎳二次電池使用的鋅負極存在形變和枝晶等問題，造成其循環性能下降。針對這一問題，科研工作者對鋅負極的改進做了大量研究工作，其中運用各種添加劑，包括負極添加劑、電解液添加劑等技術手段來緩解這些問題。譬如對于電解液配方進行了改進，除了飽和氧化鋅外，通過一些有益添加劑如氟化鈉、磷酸鈉等的使用，極大地降低了鋅在堿性溶液中的溶解度，從而改善了鋅電極的性能。此外，一些新型負極材料如鋅酸鈣、鋅鋁水滑石等材料也被科研工作者提出提出用作鋅負極活性物質，這些新材料一定程度上也改善了鋅鎳二次電池的循環性能。

公開號為CN103579588A的專利公開了一種將具有層狀結構的鋅基三元層狀復合氧化物應用到鋅鎳二次電池的鋅電極中的方法，該層狀復合氧化物主要采用含鋁水滑石前軀體制備，雖然該層狀復合氧化物一定程度上可以較好的解決鋅負極形變的問題，然而其對電池的容量有一定的影響。同時，采用含鋁氧化物在循環過程中，會存在鋁溶出問題。此外，由于鋁元素的存在會造成材料倍率性能的下降。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種循環性能優異的鋅鎳二次電池負極材料及其制備方法，采用該新型鋅鎳二次電池負極材料能夠降低鋅電極的形變、抑制鋅枝晶的成長和改善鋅負極在堿液中的穩定性，極大提高了鋅鎳二次電池的循環使用壽命。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，鋅鎳二次電池負極材料，其特征在于包括鋅鈦多元層狀氧化物，該鋅鈦多元層狀氧化物由前驅體鋅鈦多元層狀氫氧化物[Zn_xTi_yM_z(OH)₂]·[(A^a-)_n·mH₂O]在惰性氣體保護下于300-800℃高溫煅燒而得，其中A^a-為CO₃^2-、BO₂^-、PO₄^3-、SO₄^2-、OH^-、Cl^-、F^-、S^2-、MoO₄^2-、WO₄^2-、檸檬酸根、硼酸根、苯甲酸根、十二烷基苯磺酸根、十二烷基硫酸根或十二烷基磺酸根中的一種或多種，M為Cu、Bi、Ce、Sn或In，0.9≥x≥0.5，0.5＞y>0，0.5＞z＞0，x+y+z＝1，m>0，n>0。

本發明所述的鋅鎳二次電池負極材料的制備方法，其特征在于所述鋅鈦多元層狀氧化物的具體合成步驟為：