專利名稱：一種可充電鋅電極的添加劑、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可充電鋅電極的添加劑。
背景技術(shù)：
鋅-鎳電池是近年來發(fā)展起來的一種新穎的高能二次電池，采用鋅作為負(fù)極，氫氧化鎳作為正極，具有比能量較高(理論為326Wh/kg，實(shí)際不低于115Wh/kg)，可大電流放電(比功率超過200W/kg)、工作電壓高(平均1.65V)，放電平穩(wěn)、成本低廉、無環(huán)境污染等突出優(yōu)點(diǎn)，是一類新型的動(dòng)力電池，具有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。其他類型的堿性二次鋅電池也有著廣泛的應(yīng)用前景。
但由于鋅-鎳電池的循環(huán)壽命短等主要問題一直沒有得到有效解決，該電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)尚有一定難度。其原因主要在于鋅在堿性溶液中的電化學(xué)活性大，熱力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，且充電產(chǎn)物鋅酸鹽在強(qiáng)堿溶液中溶解度高，因此在充放電過程中電極容易出現(xiàn)變形、枝晶生長、自腐蝕及鈍化等現(xiàn)象，容易造成電極失效和電池短路等現(xiàn)象，從而造成電池的失效。
目前的研究表明，在電極中添加Ca(OH)2、Ba(OH)2或Sr(OH)2、In(OH)3和金屬氧化物PbO、Bi2O3、CdO、Ga2O3和Ti2O3等添加劑，可部分解決鋅負(fù)極的“枝晶”、“變形”、“自放電”以及“電極鈍化”等問題，以提高電池循環(huán)性能。
但是目前常用的可充電鋅電極的添加劑普遍存在改性效果不持久，降低鋅負(fù)極的活性物質(zhì)利用率和導(dǎo)電性，增加電池內(nèi)阻，有的添加劑還對(duì)環(huán)境有較大的毒性。因此，目前的單一負(fù)極添加劑對(duì)鋅鎳電池的綜合電化學(xué)性能，尤其是循環(huán)壽命的提高效率不大。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)中可充電鋅電極的添加劑改性效果不持久、降低鋅負(fù)極的活性物質(zhì)利用率和導(dǎo)電性、增加電池內(nèi)阻的不足，本發(fā)明提供一種改性效果持久、對(duì)鋅負(fù)極的活性物質(zhì)利用率、導(dǎo)電性以及電池內(nèi)阻值影響小的可充電鋅電極的添加劑并提供該添加劑的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種可充電鋅電極的添加劑，所述的添加劑其主要化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3。
進(jìn)一步，所述添加劑的化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3；0.5～10重量份的Bi2O3。
進(jìn)一步，所述添加劑的化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3；0.5～10重量份的Bi2O3；0.05～0.1重量份的Nb2O5。
進(jìn)一步，所述添加劑的化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3；0.5～10重量份的Bi2O3；0.05～0.1重量份的Nb2O5；0.02～0.1重量份的Re2O3，其中Re為La或Y。
進(jìn)一步，所述添加劑的粒徑為0.1～1.0μm。
化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO、2～5重量份的Co2O3的可充電鋅電極的添加劑制備方法為將ZnO粉料和Co2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO、2～5重量份的Co2O3、0.5～10重量份的Bi2O3的可充電鋅電極的添加劑制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料和Bi2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO、2～5重量份的Co2O3、0.5～10重量份的Bi2O3、0.05～0.1重量份的Nb2O5的可充電鋅電極的添加劑制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料和Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO、2～5重量份的Co2O3、0.5～10重量份的Bi2O3、0.05～0.1重量份的Nb2O5、0.02～0.1重量份的Re2O3的可充電鋅電極的添加劑制備方法為(其中Re為La或Y)將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料和Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得中間原料；將鈦酸四丁酯溶于冰醋酸、丙三醇和乙醇的混合液中，加熱攪拌得到后得到均勻的鈦酸四丁酯溶液；將Y(NO3)3·6H2O或La(NO3)3溶解于去離子水中，并加入丙三醇和乙醇，加熱攪拌均勻后慢慢加到所述的鈦酸四丁酯溶液中，得到Y(jié)或La元素的摻雜溶液；在Y或La元素的摻雜溶液中加入所述的中間原料，混合均勻后，加熱烘干，然后在馬弗爐中以80～120℃/h的升溫到1200～1500℃，保溫2～5小時(shí)，冷卻后再在球磨機(jī)中粉碎，過篩得可充電鋅電極的添加劑。
本發(fā)明所述的可充電鋅電極的添加劑可應(yīng)用于制備堿性二次鋅電極的負(fù)極材料。
本發(fā)明所述的可充電鋅電極的添加劑及其制備方法的有益效果主要表現(xiàn)在1.氧化鋅基導(dǎo)電氧化物(即添加劑)在堿性電解液中不溶解，室溫電阻率只有2.5～4.5×10-2Ω·m，具有良好的室溫導(dǎo)電性，因此添加到鋅電極中，可作為鋅電極充電時(shí)的結(jié)晶中心，提高鋅電極的活性物質(zhì)利用率和放電容量，減少和阻止鋅枝晶的產(chǎn)生，提高電極的循環(huán)壽命。2.由于摻雜氧化鋅基導(dǎo)電氧化物具有良好的導(dǎo)電性，還可減少電極的內(nèi)阻，阻止鋅在電解液中的溶解和氫氣的析出，對(duì)改善二次鋅電極的綜合電化學(xué)性能具有良好的效果。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖
和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為92重量份的ZnO、5.5重量份的Bi2O3、2.5重量份的Co2O3、0.075重量份的Nb2O5、0.025重量份的Y2O3，其粒徑分布為0.1～1.0μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料和Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨60小時(shí)，烘干后再在1000℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得中間原料；將鈦酸四丁酯溶于冰醋酸、丙三醇和乙醇的混合液中，加熱攪拌得到后得到均勻的鈦酸四丁酯溶液；按化學(xué)計(jì)量比將Y(NO3)3·6H2O溶解于去離子水中，并加入丙三醇和乙醇，加熱攪拌均勻后慢慢加到所述的鈦酸四丁酯溶液中，得到Y(jié)元素的摻雜溶液；在Y元素的摻雜溶液中加入所述的中間原料，混合均勻后，加熱烘干，然后在馬弗爐中以100℃/h的升溫到1200℃，保溫4小時(shí)，冷卻后再在球磨機(jī)中粉碎，過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，用Hg/HgO作參比電極，電解液為8.0mol/L KOH溶液。裝配好的模擬電池實(shí)驗(yàn)電池放置6h后采用20mA/cm2的恒電流充放電，環(huán)境溫度為25±2℃，鋅電極在-1.46～-1.10V(vs.Hg/HgO)之間反復(fù)循環(huán)測量本發(fā)明的鋅電極復(fù)合導(dǎo)電氧化物添加劑對(duì)鋅電極綜合電化學(xué)性能的影響。添加摻雜氧化鋅基導(dǎo)電氧化物的鋅電極的電化學(xué)循環(huán)結(jié)果見表1
表1 實(shí)施例二一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為95重量份的ZnO、5重量份的Co2O3，其粒徑分布為0.1～1.0μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制各方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30小時(shí)，烘干后再在700℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，結(jié)果見表2表2 實(shí)施例三一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為98重量份的ZnO、2重量份的Co2O3，其粒徑分布為0.1～1.0μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨50小時(shí)，烘干后再在1000℃煅燒1.5小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，結(jié)果見表3表3 實(shí)施例四一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為96重量份的ZnO、0.5重量份的Bi2O3、3.5重量份的Co2O3，其粒徑分布為0.1～1.0μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨40小時(shí)，烘干后再在900℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，結(jié)果見表4表4 實(shí)施例五一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為91重量份的ZnO、5重量份的Bi2O3、4重量份的Co2O3，其粒徑分布為0.1～1.0μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨50小時(shí)，烘干后再在800℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，結(jié)果見表5表5 實(shí)施例六一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為93重量份的ZnO、2.4重量份的Bi2O3、4.5重量份的Co2O3、0.1重量份的Nb2O5，其粒徑分布為0.1～1.0μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料、Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨50小時(shí)，烘干后再在1000℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90-100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，結(jié)果見表6表6 實(shí)施例七一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為90重量份的ZnO、6.5重量份的Bi2O3、3.425重量份的Co2O3、0.075重量份的Nb2O5，其粒徑分布為0.1～1.0μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料、Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨50小時(shí)，烘干后再在800℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，結(jié)果見表7表7 實(shí)施例八一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為97.5重量份的ZnO、2.5重量份的Co2O3、0.075重量份的Nb2O5、0.025重量份的La2O3，其粒徑分布為0.1～0.6μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨60小時(shí)，烘干后再在1000℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得中間原料；將鈦酸四丁酯溶于冰醋酸、丙三醇和乙醇的混合液中，加熱攪拌得到后得到均勻的鈦酸四丁酯溶液；按化學(xué)計(jì)量比將La(NO3)3溶解于去離子水中，并加入丙三醇和乙醇，加熱攪拌均勻后慢慢加到所述的鈦酸四丁酯溶液中，得到La元素的摻雜溶液；在La元素的摻雜溶液中加入所述的中間原料，混合均勻后，加熱烘干，然后在馬弗爐中以100℃/h的升溫到1500℃，保溫2小時(shí)，冷卻后再在球磨機(jī)中粉碎，過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，用Hg/HgO作參比電極，電解液為8.0mol/L KOH溶液。裝配好的模擬電池實(shí)驗(yàn)電池放置6h后采用20mA/cm2的恒電流充放電，環(huán)境溫度為25±2℃，鋅電極在-1.46～-1.10V(vs.Hg/HgO)之間反復(fù)循環(huán)測量本發(fā)明的鋅電極復(fù)合導(dǎo)電氧化物添加劑對(duì)鋅電極綜合電化學(xué)性能的影響。
添加摻雜氧化鋅基導(dǎo)電氧化物的鋅電極的電化學(xué)循環(huán)見表8表8 實(shí)施例九一種可充電鋅電極的添加劑，其化學(xué)組成為97.5重量份的ZnO、2.5重量份的Co2O3、0.075重量份的Nb2O5、0.025重量份的Y2O3，其粒徑分布為0.1～0.6μm。
前述可充電鋅電極的添加劑的制備方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨60小時(shí)，烘干后再在1000℃煅燒2小時(shí)，冷卻后過篩得中間原料；將鈦酸四丁酯溶于冰醋酸、丙三醇和乙醇的混合液中，加熱攪拌得到后得到均勻的鈦酸四丁酯溶液；按化學(xué)計(jì)量比將Y(NO3)3·6H2O溶解于去離子水中，并加入丙三醇和乙醇，加熱攪拌均勻后慢慢加到所述的鈦酸四丁酯溶液中，得到Y(jié)元素的摻雜溶液；在Y元素的摻雜溶液中加入所述的中間原料，混合均勻后，加熱烘干，然后在馬弗爐中以100℃/h的升溫到1300℃，保溫2小時(shí)，冷卻后再在球磨機(jī)中粉碎，過篩得可充電鋅電極的添加劑。
將制備好的顆粒度為0.1～1.0μm的可充電鋅電極的添加劑粉末加入氧化鋅中(氧化鋅中含有20％左右的金屬鋅鋅粉末)，添加劑與氧化鋅的重量比為1∶9，然后在球磨機(jī)中球磨混合1小時(shí)，取出后加入適量的60％PTFE和3％CMC作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入少量的蒸餾水配制成氧化鋅膏，然后將氧化鋅膏填涂在鍍錫或鉍的泡末銅中，真空干燥后刮去表面浮粉，然后在對(duì)輥機(jī)上輥壓成極板，電極載量為0.15g/cm2，厚度0.20mm，電極面積為5.0×2.0cm，電極理論容量約90～100mAh/cm2。鎳電極采用常規(guī)的拉漿法制備。將制備好的鋅電極表面先包裹一層聚丙烯無紡布，厚度為0.18mm，然后再包裹一層Celgard2300隔膜(膜厚2.5μm，有效孔徑0.02μm)，和鎳電極組成模擬電池，用Hg/HgO作參比電極，電解液為8.0mol/L KOH溶液。裝配好的模擬電池實(shí)驗(yàn)電池放置6h后采用20mA/cm2的恒電流充放電，環(huán)境溫度為25±2℃，鋅電極在-1.46～-1.10V(vs.Hg/HgO)之間反復(fù)循環(huán)測量本發(fā)明的鋅電極復(fù)合導(dǎo)電氧化物添加劑對(duì)鋅電極綜合電化學(xué)性能的影響。
添加摻雜氧化鋅基導(dǎo)電氧化物的鋅電極的電化學(xué)循環(huán)結(jié)果見表9表9
權(quán)利要求
1.一種可充電鋅電極的添加劑，其特征在于所述的添加劑其主要化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3。
2.如權(quán)利要求1所述的可充電鋅電極的添加劑，其特征在于所述添加劑的化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3；0.5～10重量份的Bi2O3。
3.如權(quán)利要求1所述的可充電鋅電極的添加劑，其特征在于所述添加劑的化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3；0.5～10重量份的Bi2O3；0.05～0.1重量份的Nb2O5。
4.如權(quán)利要求1所述的可充電鋅電極的添加劑，其特征在于所述添加劑的化學(xué)組成為90～98重量份的ZnO；2～5重量份的Co2O3；0.5～10重量份的Bi2O3；0.05～0.1重量份的Nb2O5；0.02～0.1重量份的Re2O3，其中Re為La或Y。
5.如權(quán)利要求1～4之一所述的可充電鋅電極的添加劑，其特征在于所述添加劑的粒徑為0.1～1.0μm。
6.一種如權(quán)利要求1所述的可充電鋅電極的添加劑的制備方法，其特征在于所述的方法為將ZnO粉料和Co2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
7.一種如權(quán)利要求2所述的可充電鋅電極的添加劑的制備方法，其特征在于所述的方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料和Bi2O3粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
8.一種如權(quán)利要求3所述的可充電鋅電極的添加劑的制備方法，其特征在于所述的方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料和Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得可充電鋅電極的添加劑。
9.一種如權(quán)利要求4所述的可充電鋅電極的添加劑的制備方法，其特征在于所述的方法為將ZnO粉料、Co2O3粉料、Bi2O3粉料和Nb2O5粉料按化學(xué)計(jì)量比混合配料，然后放入球磨罐中，并在球磨罐內(nèi)加入蒸餾水和聚丙烯酸胺分散劑，粉料在球磨罐內(nèi)濕磨30～60小時(shí)，烘干后再在700～1000℃煅燒1～2小時(shí)，冷卻后過篩得中間原料；將鈦酸四丁酯溶于冰醋酸、丙三醇和乙醇的混合液中，加熱攪拌得到后得到均勻的鈦酸四丁酯溶液；按化學(xué)計(jì)量比將Y(NO3)3·6H2O或La(NO3)3溶解于去離子水中，并加入丙三醇和乙醇，加熱攪拌均勻后慢慢加到所述的鈦酸四丁酯溶液中，得到Y(jié)或La元素的摻雜溶液；在Y或La元素的摻雜溶液中加入所述的中間原料，混合均勻后，加熱烘干，然后在馬弗爐中以80～120℃/h的升溫到1200～1500℃，保溫2～5小時(shí)，冷卻后再在球磨機(jī)中粉碎，過篩得可充電鋅電極的添加劑。
10.如權(quán)利要求1～4之一所述的可充電鋅電極的添加劑在制備堿性二次鋅電極的負(fù)極材料中的應(yīng)用。
全文摘要
一種可充電鋅電極的添加劑，其主要化學(xué)組成為ZnO和Co
文檔編號(hào)H01M4/04GK1744358SQ200510060940
公開日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者張文魁, 涂江平, 黃輝, 甘永平 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)