專利名稱：一種改善鋅電極充放電循環壽命的方法
技術領域：
本發明涉及電化學領域，具體是一種應用于以鋅電極為負極的二次電池中的改善 鋅電極充放電循環壽命的方法。
背景技術：
鋅電極具有比能量高、資源豐富、價格低廉、毒性小、無環境污染、平衡電位低、可 逆性好等優異性能，被廣泛用作電池的陽極材料。但由于鋅電極存在析氫、枝晶、形變等問 題造成鋅電極充放電循環壽命短，以鋅為陽極的堿性二次電池一直沒有大量出現。使用沒有任何添加劑制成的鋅電極在20%的KOH溶液，選用Hg/HgO為參比電極， 泡沫鎳為對電極，構成三電極體系，進行充放電循環測試，發現鋅電極容量衰減很快，在五 次充放電循環中，容量衰減完畢，其容量衰減情況如附圖1所示。往鋅電極中添加一定的添加劑是改善鋅電極電學性能的一個重要方法。目前在含 有鋅電極的電池中，通過利用汞將鋅粒汞齊化而減緩鋅腐蝕；鋅粒中通常添加或混合有銦、 鉈、鎵、鉍、鎘、錫、鉛一種或多種元素，以得到低的腐蝕率和析氣率。隨著人們環保意識的增強，無汞電池成為了研發的主流。本發明是通過在電極中 添加某些特定的無汞添加劑，來改善鋅電極充放電循環壽命。
發明內容
本發明的目的是針對鋅電極充放電循環壽命短的狀況，提供一種改善鋅電極充放 電循環壽命的方法，向鋅電極中添加一種或多種無汞添加劑，以改善鋅電極的充放電循環
壽命ο在改善鋅電極性能的多種添加劑中，氫氧化鈣(Ca(OH)2)是鋅電極中最常 用的一種添加劑。它的主要作用是鋅電池放電時與鋅酸鹽在堿性條件下形成鋅酸鈣 (Ca[Zn(OH)3I2 · 2H20)難溶化合物，降低鋅電極放電產物在堿性溶液中的溶解度；鋅電池充 電時，鋅酸鈣通過可逆反應(Ca[Zn(0H)3]r2H20 Ca(OH)2+2ZnO + 4H20)分解出的
氫氧化鈣(Ca(OH)2)形成三維網狀結構有利于保持鋅電極的形狀，減少鋅電極的形變。本發明以鋅酸鈣為原料制備鋅電極(相當于向鋅電極中添加氫氧化鈣(Ca(OH)2) 添加劑)同時添加其它添加劑，通過多種添加劑的共同作用來改善鋅電極的循環壽命。本發明的具體方法如下以鋅酸鈣(Ca[Zn(OH)J2 · 2H20)為鋅電極的主要原料，添加包括乙炔黑，氧化鉍 (Bi2O3),氧化鉛(PbO)，包覆氫氧化鑭(La(OH)3)的鋅酸鈣(Ca[Zn (OH) 3]2 · 2H20)等四種添 加劑中和一種或幾種，制成鋅電極。其中每IOOg鋅電極添加乙炔黑不超過1. 2g，添加氧化 鉍(Bi2O3)不超過10g，添加氧化鉛(PbO)不超過14g，添加包覆氫氧化鑭(La(OH)3)的鋅酸 鈣(Ca[Zn (OH)3I2 · 2H20)不超過 Sg。選用Hg/HgO為參比電極，泡沫鎳為對電極與采用添加了上述添加劑制備的鋅電 極，構成三電極體系，進行充放電循環測試。
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使用本發明的方法，對鋅電極參入適當的添加劑，采用無汞添加劑后，鋅電極的比 容量和充放電循環次數都有明顯的改善。
圖1為無任何添加劑充放電循環的容量衰減情況圖；圖2為本發明實施例1充放電循環的容量衰減情況圖；圖3為本發明實施例2充放電循環的容量衰減情況圖；圖4為本發明實施例3充放電循環的容量衰減情況圖。
具體實施例方式實施例1:稱取鋅酸鈣(Ca[Zn (OH)J2 · 2H20)91. 2g，乙炔黑 0. 8g，氧化鉍(Bi2O3) 2g，氧化鉛 (PbO) 6g混合均勻后，在IOMpa的壓力下持續lmin，制成鋅電極。選用Hg/HgO為參比電極，泡沫鎳為對電極與采用上述方法制備的鋅電極在電解 池中加入20%的KOH溶液，構成三電極體系，進行充放電循環測試。百次充放電循環的容量 衰減見附圖2。與沒有任何添加劑的鋅電極相比，比容量有所增強，充放電循環次數也有顯 著增強，但百次充放電循環后比容量較低。實施例2 稱取鋅酸鈣(Ca[Zn (OH)J2 · 2H20) 83. 6g，乙炔黑 0. 4g，氧化鉍(Bi2O3) 6g，氧化鉛 (PbO) IOg混合均勻后，在IOMpa的壓力下持續lmin，制成鋅電極。選用Hg/HgO為參比電極，泡沫鎳為對電極與采用上述方法制備的鋅電極在電解 池中加入20%的KOH溶液，構成三電極體系，進行充放電循環測試。百次充放電循環的容量 衰減見附圖3。與沒有任何添加劑的鋅電極相比，比容量有所增強，充放電循環次數也有顯 著增強，但百次充放電循環后比容量不高。實施例3 稱取鋅酸鈣(Ca[Zn (OH) 3] 2 · 2H20) 75. 2g，乙炔黑 0. 8g，氧化鉍(Bi2O3) IOg,氧化鉛 (PbO) 10g，包覆氫氧化鑭(La(OH)3)的鋅酸鈣(Ca[Zn(OH)3]2 ·2Η20)4g混合均勻后，在IOMpa 的壓力下持續lmin，制成鋅電極。選用Hg/HgO為參比電極，泡沫鎳為對電極與采用上述方法制備的鋅電極在電解 池中加入20%的KOH溶液，構成三電極體系，進行充放電循環測試。百次充放電循環的容量 衰減見附圖4。與沒有任何添加劑的鋅電極相比，比容量和充放電循環次數都增強顯著，且 百次充放電循環后比容量下降較小。
權利要求
一種改善鋅電極充放電循環壽命的方法，其特征在于以鋅酸鈣為鋅電極的主要原料，添加乙炔黑，氧化鉍，氧化鉛，包覆氫氧化鑭的鋅酸鈣四種添加劑中的一種或幾種，制成鋅電極；其中每100g鋅電極添加乙炔黑不超過1.2g，添加氧化鉍不超過10g，添加氧化鉛不超過14g，添加包覆氫氧化鑭的鋅酸鈣不超過8g。
全文摘要
本發明公開一種改善鋅電極充放電循環壽命的方法，該方法是以鋅酸鈣為鋅電極的主要原料，添加乙炔黑，氧化鉍，氧化鉛，包覆氫氧化鑭的鋅酸鈣四種添加劑中的一種或幾種，制成鋅電極；其中每100g鋅電極添加乙炔黑不超過1.2g，添加氧化鉍不超過10g，添加氧化鉛不超過14g，添加包覆氫氧化鑭的鋅酸鈣不超過8g。該方法屬于采用無汞添加劑，改善鋅電極充放電循環的壽命。
文檔編號H01M4/62GK101969121SQ20101028179
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者吳楨芬, 張正富, 趙逸群 申請人:昆明理工大學