[發明專利]一種鋅基二次電池用復合負極材料及其制備方法、鋅基二次電池

有效

• 申請號: 202010911776.4
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112038602B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 上官恩波;李林倩;王明煜;徐松;趙梁棟;李亮生;李鵬;駱力榮
• 申請（專利權）人: 河南超力新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/30;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鋅基二次電池用復合負極材料及其制備方法、鋅基二次電池，屬于電池技術領域。本發明的鋅基二次電池用復合負極材料由鋅酸鈣納米片與納米鉍氧化物、碳材料組成的復合材料；所述鋅酸鈣納米片的厚度為10?100nm；所述的納米鉍氧化物分子式為Bi₂O_2.75，所述碳材料為石墨烯、碳納米管、乙炔黑、C₃N₄中的一種或兩種的組合。本發明的復合負極材料循環壽命長，倍率性能好。

技術領域

本發明涉及一種鋅基二次電池用復合負極材料及其制備方法、鋅基二次電池，屬于電池技術領域。

背景技術

當前社會對綠色能源發展的要求越來越高，鎘鎳電池由于其對環境的污染而開始逐漸退出傳統應用領域，因此，尋找一種替代鎘鎳電池的新型電池就顯得非常必要。鎳氫電池作為一種鎘鎳電池的替代品因為其綠色環保而一度受到了人們的追捧，但是鎳氫電池嚴重的自放電和較高的成本限制了其發展空間。

鋅鎳二次電池是一種新型水系二次電池，具有比能量高(約80Wh/g)、比功率高、工作電壓高、低溫性能良好、無記憶效應等優點，成為鎳氫電池最有潛力的替代品。

但是，鋅鎳電池的循環壽命相對較短，使得其推廣和運用受到了限制。造成電池循環壽命短的主要原因為鋅負極易溶于堿液電解液，電極容易發生形變、鈍化，且鋅枝晶導致隔膜刺穿，引起電池短路，從而降低了電池的循環壽命。

當前針對鋅鎳電池負極材料的改進主要集中在材料結構設計、包覆摻雜改性、電解液成分優化等方面。其中，負極材料的改進是對鋅鎳電池性能提升效果最為顯著的一條途徑，鋅酸鈣作為一種具有優異循環性能的鋅負極材料，能夠大大提高鋅鎳電池的循環壽命。但是，采用現有方法制備的鋅酸鈣材料通常表現出較低的容量，倍率性能也有待提升。

發明內容

本發明提供一種鋅基二次電池用復合負極材料及其制備方法、鋅基二次電池，以解決現有技術中制備的鋅酸鈣材料容量較低、倍率性能差的問題。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種鋅基二次電池用復合負極材料，所述鋅基二次電池用復合負極材料由鋅酸鈣納米片與納米鉍氧化物、碳材料組成的復合材料；所述鋅酸鈣納米片的厚度為10-100nm；所述的納米鉍氧化物分子式為Bi₂O_2.75，所述碳材料為石墨烯、碳納米管、乙炔黑、C₃N₄中的一種或兩種的組合。

一種鋅基二次電池用復合負極材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將表面活性劑、醇類有機試劑、烷類有機試劑混合均勻得到透明溶液；

將可溶性鋅鹽溶于水中制成鋅鹽溶液，將可溶性鈣鹽溶于水中制成鈣鹽溶液；可溶性鋅鹽與可溶性鈣鹽的摩爾比為2:1；

將部分透明溶液滴加到堿溶液中攪拌8-24h，得到溶液A；

將部分透明溶液滴加到鋅鹽溶液中混合均勻，得到溶液B；

將部分透明溶液滴加到鈣鹽溶液中混合均勻，得到溶液C；

2)將鉍鹽和碳材料與溶液A混合均勻，然后在20-80℃下依次滴加加入溶液B和溶液C，攪拌8-72h；

3)將步驟2)中攪拌后的混合液在110-150℃下水熱反應5-14h，即得。

優選的，所述的表面活性劑、醇類有機試劑、烷類有機試劑的體積比為(4.5-8):(4.5-7):(12-25)。

優選的，所述可溶性鋅鹽為氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅、醋酸鋅中一種或幾種的組合。

優選的，所述可溶性鈣鹽為氯化鈣、硝酸鈣、醋酸鈣中的一種或幾種的組合。