碱性二次锌电池负极活性物质的制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN02120728.3	申请日：	2002.05.30
公开号：	CN1462083A	公开日：	2003.12.17
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的撤回\|\|\|公开
IPC分类号：	H01M10/26; C01G9/00	主分类号：	H01M10/26; C01G9/00
申请人：	江苏海四达集团有限公司;
发明人：	邱德瑜; 朱亚萍; 高效岳; 唐琛明
地址：	226200江苏省启东市人民西路1018号
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内容摘要

本发明公开了一种锌负极活性物质锌酸钙的制备方法。以化学计算量称取ZnO和Ca(OH)2，放入KOH溶液中搅拌，温度在75℃－95℃范围内，连续搅拌72h以上，在75℃－95℃环境下陈化60h以上，冷却，过滤，洗至中性，在105℃－110℃烘干，研磨，过300目筛，制得锌酸钙。用此锌酸钙制备Zn－Ni电池的负极。

权利要求书

1：碱性二次锌电池负极活性物质的制备方法：用ZnO和Ca(OH) 2 为原料，放入KOH溶液中，搅拌72小时以上，温度控制范围为75℃-100℃，陈化60h以上，冷却，，过滤，洗至中性，在105℃-110℃烘干，研磨，过300目。
2：按权利要求1所用ZnO和Ca(OH) 2 原料要求含Fe量≤5PPm，粒度≤44um。
3：按权利要求1制备温度必需大于75℃。
4：按权利要求1必需在≥75℃情况下陈化60h以上。
5：制得的锌酸钙可用于制造碱性二次负电极作为活性物质，不必与ZnO混合使用。

说明书

碱性二次锌电池负极活性物质的制备方法
    所属技术领域

    新材料、新能源领域背景技术

    Zn在电池中作为负极比能量高、无污染，在地壳中贮量丰厚，但多次充放电后电极变形并因形成枝晶穿透隔膜，电池内短路而失效。所以Zn电极的可充性一直是人们在研究的课题。

    Zn电极变形和枝晶生长主要原因是Zn放电产物Zn(OH)2在碱性溶液中形成Zn(OH)42-离子而溶解。充电时实际为Zn的电沉积，形成枝晶。Zn(OH)42-较重而下沉，充放次数多后形成下厚上薄，电极变形。

    解决的办法之一是制备成锌酸钙晶体Ca(Zn(OH)3)2·2H2O代替ZnO作为Zn电极活性物质。充电时形成Zn，放电时仍然形成锌酸钙而不溶于碱溶液中，以改善Zn电极的可充性。

    美国ERC公司Charkey Allen 1997.8发表的专利U.S.P 5863676提出了锌酸钙的制备方法。但得到的锌酸钙含量只有40％。武汉大学在“电池(Battery Bimonthly)2001年Vol 31 No.2发表的文章是在室温制备。发明内容

    本专利是在＞75℃以上的温度制备，最佳90℃以上温度制备。必须在＞75℃情况下陈化，让晶体生长。烘干温度不必小于80℃。制得的样品经X衍射分析为单斜晶系，a0＝6.384，b0＝10.76，c0＝5.759，单胞分子数2，密度2.60，含量95％。制备时若温度＞120℃，因局部过热而分解。

    ZnO在KOH溶液中可溶解并随KOH浓度增高而溶解度增大，但在低于75℃的情况下溶解速度很慢，在动力学上是不可能溶解的。只有在较高温度时ZnO溶于KOH溶液中。这样加速了Ca(OH)2与ZnO的反应，形成Ca(OH)2·2Zn(OH)2·2H2O沉淀，ZnO继续溶解。在较低温度下只是Ca(OH)2颗粒和ZnO颗粒接触进行反应，显然反应不充分。

    由于Ca(OH)2·2Zn(OH)2·2H2O在120℃以下不可能分解析出结晶水，在干燥时不必小于80℃，在105-110℃环境下烘干，除去吸附水。

    用此制备的锌酸钙(含量≥95％)与添加剂和粘结剂混合制备Zn电极成形效果也很好。不必另加ZnO来改善电极成形情况。另加ZnO在充放电过程中还是会形成枝晶和使电极变形。具体实施方式

    称取ZnO 29.8g加入到温度为85℃的重量比25％的KOH溶液中，搅拌至ZnO溶解，搅拌状态下加入自制Ca(OH)2 80g和175g ZnO。保持温度85℃，搅拌72小时后停止搅拌，保持温度85℃陈化60小时，冷却，过滤，用去离子水洗至中性(PH＝7)，105～110℃烘干，得锌酸钙Ca(OH)2·2Zn(OH)2·2H2O，分析含量为95％。