[發明專利]一種高容量二次堿性鋅鎳電池的制備方法

在審

• 申請號: 201711083703.5
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107895818A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: H01M10/28
• 分類號: H01M10/28;H01M10/30;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域：

本發明涉及鋅鎳電池的制備領域，具體的涉及一種高容量二次堿性鋅鎳電池的制備方法。

背景技術：

鎳鋅電池是一種可以替代鎳氫電池的新型電池，與鎳氫、鎳鎘電池相比，具有電壓高、放電電流強的特點。在數碼相機、閃光燈、電動玩具方面有著無與倫比的優勢。現有鋅鎳電池壽命短，是長期制約鋅鎳電池發展的主要問題，而造成鋅鎳電池壽命短原因，除了正負極材料、電解液、隔膜等村咋缺陷外，電池的結構、裝配工藝對鋅鎳電池性能的影響也很大。但是對于提高鋅鎳電池電化學性能的關鍵在于正負極材料。

專利(200810143299.0)公開了一種堿性鋅鎳二次電池及其制備方法，該堿性鋅鎳二次電池包括由鎳正極片、鋅負極片和隔膜卷繞而成的極組單元、容納極組單元的電池殼，以及堿性電解液，電池殼的內壁表面覆蓋有一層鉛、錫或鋅金屬涂層，或鉛、錫、鋅中兩種金屬的合金涂層；在所述極組單元與電池殼內壁之間設有將極組單元與電池殼內壁完全隔離的耐堿絕緣套、絕緣圈、不親水的隔膜或耐堿膠帶紙。但是由于氫氧化鎳難于納米化，使得其表現出來的容量遠遠低于其理論容量，而且本申請中加入了鉛、錫，對環境有一定的危害，其功率密度以及循環性能有待進一步提高。

發明內容：

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供了一種高容量二次堿性鋅鎳電池的制備方法，該方法制得的鋅鎳電池安全性高，循環穩定性好，能量密度、功率密度大。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高容量二次堿性鋅鎳電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鎳鹽、BTC和溶劑混合攪拌至固體溶解，制得混合溶液；將混合溶液轉移至反應釜中密封，并將反應釜置于電熱干燥箱中反應，反應結束后冷卻至室溫，反應產物離心處理，得到的沉淀洗滌干燥后，制得Ni₃(BTC)₂·DMF前驅體；

(2)將步驟(1)制得的Ni₃(BTC)₂·DMF前驅體放入瓷舟中，并將瓷舟置于氣氛爐內，向氣氛爐內通入氮氣0.5h，然后以15℃/min的升溫速率升溫至250-350℃，預碳化處理1-10h，處理結束后隨爐冷卻至室溫，制得預碳化的Ni₃(BTC)₂·DMF前驅體；

(3)將步驟(2)制得的預碳化的Ni₃(BTC)₂·DMF前驅體和硫粉混合研磨后置于瓷舟中，將瓷舟置于氣氛爐內，首先通入氮氣0.5h，然后以3℃/min的升溫速率升溫至450-850℃，硫化處理5-20h，處理結束后隨爐冷卻至室溫，制得Ni₃S₂/C復合材料；

(4)將上述制得的Ni₃S₂/C復合材料和聚四氟乙烯乳液混合制備成漿料，然后涂覆于泡沫鎳基體上，干燥，輥壓，制得正極片；

(5)將硝酸鋅溶于去離子水中制備溶液，然后與檸檬酸鈉水溶液混合，制得混合溶液；并將混合溶液和氫氧化鈉溶液同時滴加到反應器中，沉淀，并將制得的沉淀洗滌干燥，得到鋅負極材料前驅體；

(6)將上述制得的鋅負極材料前驅體置于瓷舟中，并放入馬弗爐內惰性氣體保護，120-220℃下處理2-6h，處理結束后隨爐冷卻至室溫，制得氧化鋅；

(7)將上述制得的氧化鋅、鋅粉、植酸鈉混合研磨后和聚四氟乙烯乳液混合制得負極漿料，然后將負極漿料涂覆于集電極材料表面，干燥、輥壓，制得負極片；

(8)將正極片、隔膜、負極片層疊在一起，卷繞成芯置于電池殼中，然后注入電解液，點焊極耳，密封，化成，制得二次堿性鎳鋅電池。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述鎳鹽為硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述反應的溫度為80-240℃，所述反應的時間為1-6h。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述溶劑為水和DMF的混合物。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述預碳化處理的溫度為300℃，預碳化處理的時間為6h。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述Ni₃(BTC)₂·DMF前驅體和硫粉的質量比為(10-3)：1。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述硫化處理的溫度為600℃，硫化處理的時間為11h。