一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107394151A(43)申请公布日2017.11.24(21)申请号201710578924.3(22)申请日2017.07.18(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人李明强崔超(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人李晓亮潘迅(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/48(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/30(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法(57)摘要本发明提供一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法，室温下，将氧化锌、无水乙醇、去离子水混合搅拌后，加入间二苯酚、甲醛，搅拌使其充分聚合包覆；将固体离心、过滤、烘干后放置管式炉中，在氮气氛围中加热至600～1200℃进行碳化处理，再通入二氧化碳气体进行活化造孔1～5h，最后冷却后得到原位包覆氧化锌的多孔碳纳米囊的镍锌电池负极材料。本发明首次提出原位包覆法制备具有优异的导电性、高孔体积和大比表面的原位包覆氧化锌的多孔碳纳米囊的镍锌电池负极材料，碳原子将氧化锌固定在囊中，避免其溶解；碳囊壁上可以调控大小的微孔能够使小尺寸的碱负离子自由进出碳囊，具有很好的应用价值和市场前景。CN107394151ACN107394151A权利要求书1/1页1.一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法，其特征在于，以下步骤：室温下，将氧化锌、无水乙醇、去离子水混合搅拌后，加入间二苯酚、甲醛后，搅拌，使其充分聚合包覆；将固体离心、过滤、烘干后放置管式炉中，在氮气氛围中加热至600～1200℃进行碳化处理2～10h，再通入二氧化碳气体进行活化造孔1～5h，最后冷却后得到原位包覆氧化锌的多孔碳纳米囊的镍锌电池负极材料；所述的氧化锌、无水乙醇、去离子水的质量比为1：1～8:1～8；所述的氧化锌、间二苯酚、甲醛的质量比为1:0.1～1:0.1～1。2.根据权利要求1所述的一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的通入二氧化碳气体的气流量为100～300毫升每分钟，控制镍锌电池负极材料中的纳米囊的孔径在3纳米以下。3.根据权利要求1或2所述的一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的加入间二苯酚、甲醛后混合液的搅拌时间为12～48小时。2CN107394151A说明书1/2页一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及电池领域,提供一种用于基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料及其制备方法。背景技术[0002]镍锌电池是一种高性能绿色二次动力电池，具有比能量高，低温性能好和无记忆效应。在生产和使用过程中不会对环境造成污染，被誉为真正的“绿色电池”，具有广阔的研究前景。镍锌二次电池的电化学反应是在碱性溶液中进行的反应，锌的反应速度主要受到液相扩散步骤影响。[0003]现阶段，因镍锌电池中热力学性质不稳定，致使充电产物锌酸盐及放电产物ZnO在碱性溶液中溶解，因而造成锌负极变形、枝晶生长以及钝化和自腐蚀等问题，使得电极失效和电池循环寿命的衰减。发明内容[0004]本发明为了解决上述问题，提供一种具有优异的导电性、高孔体积和大比表面的多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌，制备镍锌电池的负极材料，该负极材料能够避免氧化锌的溶解以及增强电子导电率和离子扩散速率，获得大比容量、长循环稳定性和高倍率性能。[0005]所述的负极材料的多孔碳纳米囊可以包覆住氧化锌，纳米囊上可以调控大小的微孔又可以让碱自由进出碳囊，而大分子的氧化锌则被固定在囊内不能出来。同时碳材料具有优异的导电性。进而获得了大比容量、长循环稳定性和高倍率性能的镍锌电池，具有广泛的应用前景。[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：[0007]一种基于多孔碳纳米囊原位包覆氧化锌的镍锌电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：[0008]室温下，将氧化锌、无水乙醇、去离子水混合搅拌后，加入间二苯酚、甲醛，搅拌12～48小时，使其充分聚合包覆；将固体离心、过滤、烘干后放置管式炉中，在氮气氛围中加热至600～1200℃进行碳化处理2～10h，再通入二氧化碳气体进行活化造孔1～5h，最后冷却后得到原位包覆氧化锌的多孔碳纳米囊的镍锌电池负极材料。[0009]为了控制纳米囊的孔径在3纳米以下，所述的通入二氧化碳气体的气流量为100～300毫升每分钟。[0010]所述的氧化锌、无水乙醇、去离子水的质量比为1：1～