一种三维多孔泡沫镍银合金新材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术具体公开了一种三维多孔泡沫镍银合金新材料及其制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种三维多孔泡沫镍银合金新材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种电池材料
，具体是一种三维多孔泡沫镍银合金新材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]银锌电池因具备高比能量
、
高功率密度
、
放电电压平稳及安全性稳定等优越性能，集流体是银锌电池关键材料之一，也是使银锌电池成本高昂的关键组成部件，由于金属银价格较高，使得银锌电池成本居高不下
。
[0003]目前银锌电池集流体材料是纯银制的格栅
、
银网
、
泡沫银等，其中，银格栅和银网一般采用银版冲孔或延展拉伸等工艺制成，银格栅及银网由于现有工艺的限制性：
1.
其孔隙率较低，且其结构单一，不利于电极活性物质的涂覆；
2.
其比表面较少，不利于活性物质的粘附；
3.
电极上的活性物质负载量与集流体接触不充分，导致电极内阻高，且其活性物质容易松散剥落
。
[0004]而泡沫银在电镀工艺进行电镀银时，由于银镀层的应力较大，使得电镀完成之后银镀层极易从泡沫镍基材上脱落或分层；同时，银镀层中的银原子和泡沫镍中的镍原子相互渗透使得银镀层无法完全包覆泡沫镍表面，导致所得到的泡沫镍银合金材料不能够应用于银锌电池的制作中
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服上述
技术介绍
的不足，其提供了一种三维多孔泡沫镍银合金新材料及其制备方法和应用，该方法通过控制预电镀和电镀的工艺参数，有效解决了泡沫镍表面银镀层应力大的问题；同时，通过控制热处理的工艺参数，使得最终得到的三维多孔泡沫镍银合金新材料中的镀银层银原子与泡沫镍镍原子相互渗透增加其结合力的同时又保证镀银层可以完全包裹泡沫镍表面，进而保证了三维多孔泡沫镍银合金新材料的质量
。
[0006]本专利技术提供了一种三维多孔泡沫镍银合金新材料制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]S1、
酸蚀活化所选取的泡沫镍并水洗；
[0008]S2、
利用预先配置好的电镀液对水洗后的泡沫镍进行预电镀和电镀，泡沫镍做阴极，纯银板做阳极，得到电镀半成品，电镀半成品的镀银面密度为3‑
8g/m2
，其中，预电镀阶段的电流密度为
0.2
‑
0.3ASD
，电镀时间为1‑
3min
；电镀阶段的电流密度为
0.1
‑
0.2ASD
，电镀时间为5‑
20min
；
[0009]S3、
基于保护气体氛围下将得到的电镀半成品烘干至无明显水迹；
[0010]S4、
将烘干后的电镀半成品进行冷却，然后对冷却后的电镀半成品进行热处理即可得到三维多孔泡沫镍银合金新材料，其中热处理工艺具体为：以氢气为还原气体，氮气为保护气体，热处理一段温度为
150
‑
200℃
，时间为
20
‑
30min
；二段温度为
300
‑
500℃
，时间为
30
‑
50min
；三段温度为
215
‑
280℃
，时间为
60
‑
80min
；四段温度不超过
50℃
，时间为
20
‑
30min。
[0011]优选地，所述步骤
S1
具体包括：
[0012]S11、
将所选取的泡沫镍浸没于第一混合溶液中1‑
2min
，第一混合溶液为体积比为
1:2
‑6的水和盐酸的混合液；
[0013]S12、
将步骤
S11
得到的泡沫镍进行水洗后浸没于第二混合溶液中至少
30
秒，第二混合溶液为体积比为
1:8
‑
12
水和硫酸的混合液；
[0014]S13、
将步骤
S12
得到的泡沫镍取出并水洗，进而得到活化后的泡沫镍
。
[0015]优选地，所述步骤
S1
中活化后的泡沫镍置空时间不超过两小时
。
[0016]优选地，所述步骤
S2
中预先配置好的电镀液包括硝酸银
、
磺基水杨酸
、
咪唑
、
醋酸钾
、
非离子表面活性剂
、
脂肪醇聚氧乙烯醚和水，其中，所述电镀液中硝酸银浓度为
20
‑
30g/L
，磺基水杨酸的浓度为
135
‑
150g/L
，咪唑的浓度为
122
‑
138g/L
，醋酸钾的浓度为
45
‑
55g/L
，非离子表面活性剂包括浓度为
0.03
‑
0.08g/L
的曲拉通
X
‑
100
和浓度为
0.01
‑
0.03g/L
的脂肪醇聚氧乙烯醚
。
[0017]优选地，所述步骤
S3
中的保护气体为氮气或氩气
。
[0018]本专利技术还提供了一种三维多孔泡沫镍银合金新材料，基于上述所述三维多孔泡沫镍银合金新材料制备方法制备而得
。
[0019]本专利技术还提供了一种三维多孔泡沫镍银合金新材料的应用，如上述所述的三维多孔泡沫镍银合金新材料或基于上述所述三维多孔泡沫镍银合金新材料制备方法制备而得，所述三维多孔泡沫镍银合金新材料用于制作银锌电池集流体
。
[0020]与现有技术比较，本专利技术所提供的三维多孔泡沫镍银合金新材料制备方法，首先对泡沫镍进行酸蚀活化并水洗；然后利用预先配置好的电镀液对水洗后的泡沫镍进行预电镀和电镀并控制预电镀和电镀的工艺参数，及控制电流密度和电镀时间以及电镀层镀银面密度；再基于保护气体氛围下控制烘干温度将电镀半成品烘干；最后将烘干冷却后的电镀半成品进行热处理并控制热处理的工艺参数即可得到三维多孔泡沫镍银合金新材料
。
本专利技术通过配置可使银沉积的粒子大小较为均匀的电镀液进行电镀，使得电镀后银镀层整体更为平整，而且粒子大小均匀的银镀层自身应力也远远小于银沉积颗粒大小不一致的镀银层；同时，通过先采取较低电流密度的预电镀使得早期电沉积的银粒子较小且分布均匀，再利用高电流密度电镀时，由于高电流密度电镀时沉积的银粒子是基于较低电流密度预电镀后沉积的银粒子基础上成长的，因此，高电流密度电镀时沉积的银粒子也会均匀分布，进而能够进一步降低电镀后镀银层的应力，因此通过控制预电镀和电镀工艺参数，能够有效解决泡沫镍表面镀银层应力大的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种三维多孔泡沫镍银合金新材料制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、
酸蚀活化所选取的泡沫镍并水洗；
S2、
利用预先配置好的电镀液对水洗后的泡沫镍进行预电镀和电镀，泡沫镍做阴极，纯银板做阳极，得到电镀半成品，电镀半成品的镀银面密度为3‑
8g/m2，其中，预电镀阶段的电流密度为
0.2
‑
0.3ASD
，电镀时间为1‑
3min
；电镀阶段的电流密度为
0.1
‑
0.2ASD
，电镀时间为5‑
20min
；
S3、
基于保护气体氛围下将得到的电镀半成品烘干至无明显水迹；
S4、
将烘干后的电镀半成品进行冷却，然后对冷却后的电镀半成品进行热处理即可得到三维多孔泡沫镍银合金新材料，其中热处理工艺具体为：以氢气为还原气体，氮气为保护气体，热处理一段温度为
150
‑
200℃
，时间为
20
‑
30min
；二段温度为
300
‑
500℃
，时间为
30
‑
50min
；三段温度为
215
‑
280℃
，时间为
60
‑
80min
；四段温度不超过
50℃
，时间为
20
‑
30min。2.
如权利要求1所述的三维多孔泡沫镍银合金新材料制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
具体包括：
S11、
将所选取的泡沫镍浸没于第一混合溶液中1‑
2min
，第一混合溶液为体积比为
1:2
‑6的水和盐酸的混合液；
S12、
将步骤
S11
得到的泡沫镍进行水洗后浸没于第二混合溶液中至少
30
秒，第二混...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟发平，陈春蕾，肖进春，邹超，彭为，
申请(专利权)人：常德力元新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：