一种锌电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锌电极材料，由锌合金材料和富勒烯按质量比(2

【技术实现步骤摘要】
一种锌电极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电极材料
，尤其涉及一种锌电极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着家用电器、仪器仪表、移动通讯设备、便捷式电子设备和国防设备的小型化，人们对高比能量的电池需求量迅速增加。作为常见电池体系的锌电极电池具有价格低廉，比能量高等优点被广泛使用于中小型民用移动电源领域。锌电极电池是以锌为电极的电池，如锌/空气电池、锌/镍电池、锌/银电池等。其中锌电极是锌电极电池的关键部件之一，其性能和循环寿命极大地限制了锌基电池的商业化应用。因此，开发综合性能和性能稳定性优异的锌电极材料势在必行。
[0003]目前常用的锌电极材料主要是Zn
‑
Bi、Zn
‑
In等合金，这些锌合金电极材料只能从某一方面或某几方面改善锌电极的性能，无法全面提高锌电极的性能；另外Bi和In昂贵的价格也使锌电极成本提高，从而严重限制了锌电极电池的实际应用。市面上其它种类的锌电极材料也还或多或少存在活性物质锌的形变和枝晶等问题，它们的环保性、加工性和耐蚀性仍然有待进一步提高。
[0004]为了解决上述问题，中国专利技术专利CN1167154C公开了一种新型锌电极材料，其化学组成为：Zn
100
‑
x
M
x
，其中M为La、Ce、Pu、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等稀土元素中的任何一种或几种的混合物，0.1≤x≤50，它们可以是Zn
‑
稀土金属间化合物，也可以是固溶体。以该专利技术为电极材料的锌电极具有优良的电化学性能，以及高的放电容量和循环寿命。该专利技术还具有工艺简单、成本低、无毒、无污染等优点，特别适用于锌镍二次电池、锌
‑
锰电池、锌
‑
银电池、锌
‑
空气和锌
‑
Na3Fe(CN)6等以锌为负极的各种二次电池。然而，该锌电极材料中使用的稀土金属价格相对较高，且部分稀土元素具有放射性，环保性能有待进一步改善。
[0005]可见，开发一种电化学性能好，环保性佳，理化性能稳定，使用寿命长的锌电极材料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进锌电极电池领域的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种电化学性能好，环保性佳，理化性能稳定，使用寿命长的锌电极材料及其制备方法。
[0007]为达到以上目的，本专利技术提供一种锌电极材料，由锌合金材料和富勒烯按质量比(2
‑
3):1组成，所述锌合金材料包括如下按质量分数计的各成分：镓8
‑
30ppm、铋80
‑
260ppm、锡5
‑
12ppm、铌0.5
‑
0.8ppm、锶1
‑
4ppm、稀土元素4
‑
8ppm，余量为不可避免的杂质元素和锌。
[0008]优选的，所述稀土元素为镧、铈、镨、钕按质量比1:1:(0.8
‑
1.2):0.6混合形成的混合物。
[0009]本专利技术的另一个目的，在于提供一种所述锌电极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、按照质量分数配料，将各金属粉末混合均匀后，在一定压力下，将混合物用模具压成片；步骤S2、密封在不锈钢容器中，在氩气气氛中，一定温度下进行扩散，时间为1
‑
5小时后，冷却至室温；步骤S3、将经过步骤S2制成的锌合金材料、富勒烯混合均匀后，研磨过筛，接着依次进行热处理、冷却工序，得到锌电极材料。
[0010]优选的，步骤S1中所述一定压力为8～32MPa。
[0011]优选的，步骤S2中所述一定温度为380℃～480℃。
[0012]优选的，步骤S3中所述研磨过筛的筛目数为100
‑
300目。
[0013]优选的，所述步骤S3中所述热处理具体为：先以2
‑
5℃/min升温至65
‑
85℃，保温5
‑
8h；后以4
‑
6℃/min升温至100
‑
120℃，保温1
‑
2h。
[0014]优选的，所述步骤S3中所述冷却的冷却方式为风冷、空冷或水冷。
[0015]由于上述技术方案的运用，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术公开的锌电极材料的制备方法，无需专用设备，也无需对原有生产线进行改造，资金投入少，工艺简单，操作方便，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产。
[0016]（2）本专利技术公开的锌电极材料，由锌合金材料和富勒烯按质量比(2
‑
3):1组成，所述锌合金材料包括如下按质量分数计的各成分：镓8
‑
30ppm、铋80
‑
260ppm、锡5
‑
12ppm、铌0.5
‑
0.8ppm、锶1
‑
4ppm、稀土元素4
‑
8ppm，余量为不可避免的杂质元素和锌。通过组分及其配比的合理选取，让它们之间能够更好地发挥相互作用，赋予材料优异的电化学性能，使得最终材料产品环保性佳，理化性能稳定，使用寿命长。
[0017]（3）本专利技术公开的锌电极材料，通过富勒烯的复配和其它元素合金化，提升了导电率，减小了腐蚀电流密度，抑制了锌枝晶的生长，从而显著改善了锌电极的性能，有效降低了膨胀率和电池漏液率。
具体实施方式
[0018]以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0019]实施例1一种锌电极材料，由锌合金材料和富勒烯按质量比2:1组成，所述锌合金材料包括如下按质量分数计的各成分：镓8ppm、铋80ppm、锡5ppm、铌0.5ppm、锶1ppm、稀土元素4ppm，余量为不可避免的杂质元素和锌。
[0020]所述稀土元素为镧、铈、镨、钕按质量比1:1:0.8:0.6混合形成的混合物。
[0021]一种所述锌电极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S1、按照质量分数配料，将各金属粉末混合均匀后，在一定压力下，将混合物用模具压成片；步骤S2、密封在不锈钢容器中，在氩气气氛中，一定温度下进行扩散，时间为1小时后，冷却至室温；步骤S3、将经过步骤S2制成的锌合金材料、富勒烯混合均匀后，研磨过筛，接着依
次进行热处理、冷却工序，得到锌电极材料。
[0022]步骤S1中所述一定压力为8MPa；步骤S2中所述一定温度为380℃。
[0023]步骤S3中所述研磨过筛的筛目数为100目；所述步骤S3中所述热处理具体为：先以2℃/min升温至65℃，保温5h；后以4℃/min升温至100℃，保温2h；所述步骤S3中所述冷却的冷却方式为风冷。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌电极材料，其特征在于，由锌合金材料和富勒烯按质量比(2
‑
3):1组成，所述锌合金材料包括如下按质量分数计的各成分：镓8
‑
30ppm、铋80
‑
260ppm、锡5
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12ppm、铌0.5
‑
0.8ppm、锶1
‑
4ppm、稀土元素4
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8ppm，余量为不可避免的杂质元素和锌。2.根据权利要求1所述的锌电极材料，其特征在于，所述稀土元素为镧、铈、镨、钕按质量比1:1:(0.8
‑
1.2):0.6混合形成的混合物。3.一种根据权利要求1
‑
2任一项所述的锌电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、按照质量分数配料，将各金属粉末混合均匀后，在一定压力下，将混合物用模具压成片；步骤S2、密封在不锈钢容器中，在氩气气氛中，一定温度下进行扩散，时间为1
‑
5小时后，冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴烈云，张杰，江丽军，孙罗庭，
申请(专利权)人：宁波双鹿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：