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的制备及其应用方法。该活性物质的制备方法：(1)将Cu(CH3COO)2、Zn(CH3COO)2、尿素溶于去离子水中形成透明混合液；(2)将上述混合溶液超声分散，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入烘箱中保温；(3)将所得沉淀进行过滤、洗涤、干燥，并于一定温度下煅烧即得Cu掺杂ZnO。该活性物质能减少锌负极变形、抑制锌负极活性物质的溶解，从而延长锌镍二次电池的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
碱性锌镍二次电池具有放电平台高且明显、比能量大、比功率高、大电流放电性能良好、原材料廉价无毒等诸多优点。在新的国家能源战略的支撑下，锌镍电池的这些优点也使得该电池体系逐渐成为绿色环保动力二次电池领域的佼佼者。与其他电池体系相比，锌镍二次电池的规模化应用的成本是比较低的。不过，锌镍二次电池存在循环寿命短等致命缺陷，因此其大规模推广阻力重重。现在的研究已表明，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，进而尽早实现该类电池的实用化、规模化，化学电源领域的科技人员做了很多研究。Ca(OH)2被普遍认为是一种行之有效的锌负极添加剂，其原因是Ca (OH) 2可与锌负极的放电产物ZnO 反应形成锌酸钙，该物质在碱性电解液中的溶解度很小，从而达到抑制锌负极活性物质ZnO的溶解迁移。但为了达到满意的效果，要求Ca(OH)2具有较大的加入量，造成电池的能量密度和容量密度降低等问题。一些研究将氧化锌的表面包覆材料用作锌负极活性物质,较好地解决锌负极的问题，同时对电池容量不造成很大影响。专利CN 101325256A、CN 101159326A均以表面包覆Sn6O4(OH)4的ZnO作为负极活性物质，专利CN 101533908A则采用Bi2O3和BiO的纳米铋复合物表面修饰的ZnO作为负极活性材料，两者都取得了较好的效果。但这些改性材料的性能很大程度上依赖于ZnO本体的电性能，其大规模生产也存在一定的问题。专利CN102044669A提出以铟掺杂氧化锌(IZO)作为锌负极活性物质，所制得的锌镍二次电池性能优异。由此可见，对氧化锌材料的掺杂改性研究是一个值得深入发掘的新内容。
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的制备和应用方法。I、一种锌镍二次电池的锌负极活性物质(即Cu掺杂ZnO)的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(I)将 O. 5-10 重量份的 Cu (CH3COO) 2、100-200 重量份的 Zn(CH3COO)2UO-IOO 重量份的尿素溶于300-600重量份的去离子水中形成透明混合液；(2)将上述混合溶液超声分散5_50min，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入200-350°C 的烘箱中保温 5. 0-10. Oh ；(3)将所得沉淀进行过滤、洗涤，并在80-150°C下干燥I. 0-3. 0h，500-700°C下煅烧I. 0-3. Oh即可。2、一种锌镍二次电池的锌负极活性物质，其特征在于，是由权利要求I所述的方法制备得到的物质。3、权利要求2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。4、根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于，包括以下步骤(I)将70-85重量份的所述的锌负极活性物质、5-10重量份的导电剂、15_25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O. 02-3重量份的分散剂溶于30-45重量份的蒸馏水中；(3)将步骤(I)得到的负极材料混合物加入到步骤(2)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(I)得到的负极材料混合物重量比为1-5 100,；得到均匀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。所述导电剂为乙炔黑、碳纳米管、石墨的混合物。所述其他锌化合物为锌粉与锌-铝、锌-铟-铝、锌-锡-铝合金粉的混合物。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的混合物。所述粘结剂为聚乙烯醇与丁苯橡胶的混合物。本专利技术的优点在于在充电过程中，Cu掺杂ZnO颗粒表面的Cu2+会优先还原为金属Cu，该金属Cu —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Cu的良好导电性能提高锌负极的电导率，减弱锌负极的欧姆极化。此外，金属Cu具有良好的柔韧性，能有效抵制充放电过程中产生的气体对锌负极的冲击，稳定锌负极的物理结构，保证负极活性物质与集流体的长期有效接触。这些有利因素能使锌负极容量的得到闻效释放，大大提闻锋镇_■次电池的循环寿命。本专利技术与现有技术相比，具有制备方法简单、适合规模化生产、材料组成可调、所制得的锌镍二次电池循环寿命长等优点。附图说明图I是本专利技术制备的锌负极活性物质Cu掺杂ZnO的XRD图；图2是本专利技术制备的锌负极活性物质Cu掺杂ZnO的SEM图。具体实施例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I将I重量份的分析纯的Cu(CH3COO)2、100重量份的分析纯的Zn(CH3COO)2、15重量份的分析纯的尿素溶于300重量份的去离子水中形成透明混合液。将前述混合溶液超声分散lOmin，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入300°C的烘箱中保温5. Oh。最后将所得沉淀进行过滤、洗涤，并在80°C下干燥3. Oh, 600°C下煅烧2. Oh得到Cu掺杂ZnO。将O. Ig十二烷基苯磺酸钠、O. Ig十六烷基三甲基溴化铵置于烧杯中，加入35g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95gCu掺杂ZnO和其他锌的化合物、3. 5g石墨、O. Ig碳纳米管、I. 4g乙炔黑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、Ig浓度为10%的聚乙烯醇溶液，搅拌得到均匀的流动性负极浆料，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110mmX36mm的锌负极成品极片。正极采用尺寸规格为55mmX30mm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6M KOH、O. 8M NaOH,O. 2M 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2重量份的分析纯的Cu (CH3COO)2、125重量份的分析纯的Zn (CH3COO)2,25重量份的分析纯的尿素溶于315重量份的去离子水中形成透明混合液。将前述混合溶液超声分散lOmin，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入300°C的烘箱中保温5. Oh。最后将所得沉淀进行过滤、洗涤，并在80°C下干燥3. 0h，60(TC下煅烧2. Oh得到Cu掺杂ZnO。将O. Ig十二烷基苯磺酸钠、O. Ig十六烷基三甲基溴化铵置于烧杯中，加入35g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95gCu掺杂ZnO和其他锌的化合物、3. 5g石墨、O. Ig碳纳米管、I. 4g乙炔黑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、Ig浓度为10%的聚乙烯醇溶液，搅拌得到均匀的流动性负极浆料，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110mmX36mm的锌负极成品极片。将上述锌负极按照实施例I相同的方法组装成AA型密封圆柱形锌镍二次电本文档来自技高网...
【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Cu(CH3COO)2、100？200重量份的Zn(CH3COO)2、10？100重量份的尿素溶于300？600重量份的去离子水中形成透明混合液；(2)将上述混合溶液超声分散5？50min，后转移至水热反应釜中，将反应釜放入200？350℃的烘箱中保温5.0？10.0h；(3)将所得沉淀进行过滤、洗涤，并在80？150℃下干燥1.0？3.0h，500？700℃下煅烧1.0？3.0h即可。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱兆祥，杨占红，
申请(专利权)人：东台天祥新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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