本发明专利技术公开了一种锌镍二次电池的锌负极活性物质及其制备和应用方法。该活性物质的制备方法：（１）将Ｉｎ２Ｏ３溶于浓盐酸中；（２）将ＺｎＣｌ２溶于去离子水中，并加入分散剂；（３）将上述两种溶液混合，用去离子水稀释；（４）在强烈的机械搅拌下，向上述混合稀释溶液滴加氨水调ｐＨ，继续搅拌，陈化；（５）将上述陈化液超声分散，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入烘箱中保温；（６）将所得沉淀进行过滤、洗涤、干燥，并于一定温度下煅烧即得铟掺杂氧化锌。该活性物质能减少锌负极变形、抑制锌负极活性物质溶解和延长锌镍二次电池的循环使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。技术背景碱性锌镍二次电池具有比能量大、比功率高、工作电压平稳、原材料丰富无毒等优 点而倍受人们的关注，这些优点也使得锌镍二次电池成为新一代绿色动力电池的有力竞争 者。但该类电池存在循环寿命短的缺陷，致使其实用化受到不小的阻力。造成锌镍二次电 池短寿命的主要原因在于锌电极在循环过程中存在电极变形、钝化、锌枝晶、自腐蚀等问 题。为了解决这些问题，人们做了很多研究。Ca(OH)2被普遍认为是一种行之有效的锌负极 添加剂，这是因为在电池放电过程中，Ca(OH)2可与ZnO反应形成锌酸钙，该物质在碱性电 解液中的溶解度很小，从而能抑制锌负极活性物质SiO向电解液的迁移，在一定程度上解 决锌负极的问题。但所需加入的Ca(OH)2量较大，降低了电池的能量密度和容量密度。专 利02134316. 0则提出直接以锌酸钙作为负极活性物质，但锌酸钙也存在电池容量偏低的 问题。因此，以ZnO为负极活性物质依然是高容量锌镍二次电池的选择。对氧化锌进行表面改性既可以较好地解决锌负极的问题，同时不会对电池容量造 成很大影响。专利CN 101325256A提到了以表面包覆Sn6O4(OH)4的ZnO作为负极活性物质， 专利CN101533908A提到了以Bi2O3和BiO的纳米铋复合物表面修饰的ZnO作为锌基电池的 负极材料，两者都取得了较好的效果。但这些方法都是对ZnO材料进行表面处理，其性能很 大程度上依赖ZnO本体的电性能，大规模制备过程也存在一定的问题。因此，对氧化锌材料 的改性研究仍是一个值得努力研究的内容。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种减少锌负极变形、抑制锌负极活性物质溶解和延长锌镍 二次电池循环使用寿命的锌负极活性物质及其制备和应用方法。一种锌镍二次电池的锌负极活性物质(即铟掺杂氧化锌)的制备方法，包括以下 步骤(1)将0. 5-10重量份的分析纯的In2O3溶于30-60重量份的12mol/L浓盐酸中；(2)将60-120重量份的分析纯的ZnCl2溶于200-500重量份的去离子水中，并加 入0. 1-1重量份的分散剂；(3)将上述两种溶液混合，用去离子水稀释3-15倍；(4)在强烈的机械搅拌下，向上述混合稀释溶液滴加氨水至溶液PH为6. 0-9. 0，继 续搅拌 10-60min,陈化 0. 5-2. Oh ；(5)将上述陈化液超声分散5-30min，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入 150-250°C的烘箱中保温3. 0-6. Oh ；(6)将所得沉淀进行过滤、洗涤，并在50-10(TC下干燥2. 0-5. 0h，450-60(TC下煅 烧1. 5-3. 5h即可。所述的分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪 酸聚乙二醇酯中的一种或几种。所述的锌负极活性物质应用于制备锌镍二次电池的锌负极；具体包括以下步骤(1)将75-85重量份的所述的锌负极活性物质、4_6重量份的导电剂、7_27重量份 的其他锌化合物进行机械混合得到负极材料混合物；(2)将0. 02-5重量份的分散剂溶于30-45重量份的蒸馏水中；(3)将步骤(1)得到的负极材料混合物加入到步骤( 所得溶液中，然后在强烈搅 拌下加入粘结剂溶液，粘结剂溶液与步骤(1)得到的负极材料混合物重量比为1-6 100； 得到均勻的流动性锌负极浆料；(4)将步骤(3)的锌负极浆料涂覆于锌电极集流体两面并烘干，裁切为一定规格 的锌负极成品极片。所述导电剂为导电石墨与铝粉、锡粉或铜粉的混合物。所述其他锌化合物为锌粉与锌-铟、锌-铟-铋、锌-锡或锌-锡-铟合金粉的混 合物。所述的分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、次亚磷酸钠、六次 甲基四胺、聚乙二醇中的一种或几种。所述粘结剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯、聚乙烯、聚苯胺、聚吡咯、丁苯橡胶的一种或几 种。本专利技术的优点在于在充电过程中，化学掺杂铟的氧化锌颗粒表面的铟离子会优先 还原为金属铟，该金属铟覆盖于氧化锌颗粒表面，一定程度上隔离了氧化锌和碱性电解液 的直接接触，减缓了氧化锌的迁移。同时金属铟具有较高的析氢过电位，能有效抑制锌负极 的自腐蚀。金属铟的良好导电性也能提高锌负极的电导率，减弱锌负极的欧姆极化，同时能 保证活性物质颗粒间的良好电接触。这些因素都有利于锌负极容量的高效释放，大大提高 锌镍二次电池的循环寿命。本专利技术与现有技术相比，具有制备方法适合规模化生产、材料形貌可控、所制得的 锌镍二次电池循环寿命长等优点。附图说明图1是本专利技术制备的锌负极活性物质化学掺杂铟的氧化锌的XRD图2是本专利技术制备的锌负极活性物质化学掺杂铟的氧化锌的SEM图。具体实施方式以下结合实施例旨在进一步说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术的具体实施例有以下实施例1将1. 5重量份的分析纯的In2O3溶于50重量份的12mol/L浓盐酸中，将98重量 份的分析纯的ZnCl2溶于200重量份的去离子水中，并加入0. 5重量份的十二烷基苯磺酸 钠，将上述两种溶液充分混合并用去离子水稀释10倍，然后在强烈的机械搅拌下加入氨水 调节溶液PH为7.0，继续搅拌15min，陈化lh，超声分散lOmin，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入180°C的烘箱中保温4h，最后对沉淀进行过滤、洗涤，并在60°C下干燥4h，500°C 下煅烧池即得铟掺杂氧化锌。将0. Ig十二烷基苯磺酸钠、0. Ig十六烷基三甲基溴化铵 置于烧杯中，加入30g蒸馏水，将烧杯置于电动加热搅拌器上进行缓慢搅拌，待十二烷基苯 磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后，将96g化学掺杂铟的氧化锌和其他锌的化合 物、3. 5g导电石墨、0. 5g铝粉加入上述烧杯溶液中，充分搅拌均勻后，加入3g浓度为50% 的丁苯橡胶乳液，搅拌得到均勻的流动性负极浆料，用拉浆机将该浆料涂覆到铜网两面并 干燥，经剪切制成若干尺寸规格为105mmX 36mm的锌负极成品极片。正极采用尺寸规格为 50mmX30mm的镍正极商用极片。将上述锌负极、镍正极中间夹有聚丙烯微孔膜和聚丙烯无 纺布隔膜卷绕多圈成为电池电芯，并装入AA型电池镀铜钢壳中，经过滚槽、点焊，后注入含 有5M Κ0Η,0. 8M NaOH,0. 4M LiOH且被氧化锌饱和的混合电解液，封口组装成AA型密封圆 柱形锌镍二次电池。实施例2将5重量份的分析纯的^i2O3溶于50重量份的12mol/L浓盐酸中，将94. 5重量份 的分析纯的ZnCl2溶于200重量份的去离子水中，并加入0. 5重量份的十二烷基苯磺酸钠， 将上述两种溶液充分混合并用去离子水稀释10倍，然后在强烈的机械搅拌下加入氨水调 节溶液PH为7.0，继续搅拌15min，陈化lh，超声分散lOmin，后转移至水热反应釜中，将反 应釜放入180°C的烘箱中保温4h，最后对沉淀进行过滤、洗涤，并在60°C下干燥4h，500°C下 煅烧池即得铟掺杂氧化锌。将0. Ig十二烷基苯磺酸钠、0. Ig十六烷基三甲基溴化铵置于 烧杯中，加入30g蒸馏水，将烧杯置于电动加热搅拌器上进行缓慢搅拌，待十二烷基苯磺酸 钠和十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后，将96g化学掺杂铟的氧化锌和其他锌的化合物、 3. 5g导电石墨、0. 5g铝粉加入上述烧杯溶液中，充分搅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锌镍二次电池的锌负极活性物质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（１）将０．５－１０重量份的Ｉｎ↓［２］Ｏ↓［３］溶于３０－６０重量份的１２ｍｏｌ／Ｌ浓盐酸中；（２）将６０－１２０重量份的分析纯的ＺｎＣｌ２溶于２００－５００重量份的去离子水中，并加入０．１－１重量份的分散剂；（３）将上述两种溶液混合，用去离子水稀释３－１５倍；（４）在强烈的机械搅拌下，向上述混合稀释溶液滴加氨水至溶液ｐＨ为６．０－９．０，继续搅拌１０－６０ｍｉｎ，陈化０．５－２．０ｈ；（５）将上述陈化液超声分散５－３０ｍｉｎ，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入１５０－２５０℃的烘箱中保温３．０－６．０ｈ；（６）将所得沉淀进行过滤、洗涤，并在５０－１００℃下干燥２．０－５．０ｈ，４５０－６００℃下煅烧１．５－３．５ｈ即可。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨占红，曾冬青，王升威，倪霞，谭志勇，温润娟，陈红燕，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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