专利名称：一种用作镍/锌电池正极材料的纳米花形硫酸氢氧锌的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用作镍/锌电池正极材料的硫酸氢氧锌的制备方法。
背景技术：
镍/锌电池具有比铅酸电池和镍/铁电池更为优良的性能。由于这类电池是密封式电池，电池使用期间，常伴随有H2与O2的产生，若未能及时复合，将导致电池内部压力升 高，从而导致“气胀”现象。实践表明，采用阴极控制时，在阳极中加入过量的ZnO，能避免 充电时产生过多的氢气，防止电池气胀，并能保持电池良好的电性能和循环寿命。然而受到 ZnO在电解液(KOH)中大的溶解性的影响，该类电池最大的问题就是循环寿命。研究人员发 现在电解液中引入阴离子基团如Po/—，C032—，BO/—，能与ZnO作用形成相应的氢氧酸盐，可以 提高镍/锌电池的稳定性。作为一种替代解决方案，硫酸氢氧锌(Zn4SO4(OH)6 · 5H20)也可作为阳极材料引入 锌电极中使镍/锌电池更为稳定。纳米结构电极材料是未来先进能源科技的重要组成部 分，在能量存储装置的发展中，Zn4SO4 (OH)6 ·5Η20纳米结构还没有被报道过。纳米花形结构 因有随机的分支分布的部分可以提供足够的内表面积，通过电解液的良好接触提供好的电 传输，能使电池的稳定性和效率都得到提高，但目前尚无稳定、可靠的该种硫酸氢氧锌材料 的制备方法。
发明内容
本发明目的就是提供一种用作镍/锌电池正极材料的纳米花形硫酸氢氧锌的制 备方法，该种方法制备的硫酸氢氧锌具有纳米花形结构，用作镍/锌电池正极材料，可提高 电池的稳定性和效率。本发明实现其发明的目所采用的技术方案是，一种用作镍/锌电池正极材料的硫 酸氢氧锌的制备方法，其具体作法是a、配制混合溶液配制硫代硫酸钠的浓度为0. 02-0. 095mol/L、六水合硝酸锌的浓度为 0. 00625-0. 0125mol/L、六次甲基四胺的浓度为0. 00625-0. 0125mol/L的混合溶液；b、静置将混合溶液静置12-31天，即形成花形纳米结构的硫酸氢氧锌沉淀；C、烘干将b步的沉淀于60-80°C条件下烘干，即可。本发明方法的反应过程如下C6H12N4+IOH2O = 6Η0Η0+4ΝΗ4++40Γ4Zn2++S0:+60!T+5H20 — Zn4SO4(OH)6 · 5H20 I由于反应过程很慢所以需要的时间较长。
与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明采用液相沉淀法，全部使用廉价无机盐，无需模板，在室温下反应即得花形 纳米结构的硫酸氢氧锌，其制备方法简单，反应温和，不耗能，对设备无特殊要求，适合大规 模生产。实验证明，其制得的硫酸氢氧为花形结构、尺度为微-纳米，即硫酸氢氧锌由很 薄的纳米片(花瓣)组装成微米花形结构，纳米片的厚度很小，为25nm左右，花的尺度在 20-30 μ m。这种花形微-纳结构，由于具有极高的比表面，能提供足够的内表面积，通过电 解液的良好接触提供好的电传输，将使电池的稳定性和效率都得到提高，而在镍/锌电池、 领域具有良好的应用前景。下面结合附图和具体的实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的X射线衍射图(XRD)。 其中横轴2 θ为衍射角，单位为度；纵轴为响应强度。图2是本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的X射线能量色散分析图 (EDAX)。其中横轴为电子能量，单位为Kev ；纵轴为响应强度。图3是本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的1000倍扫描电镜照片。图4是本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的10000倍扫描电镜照 片。图5是本发明实施例二制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的5000倍扫描电镜照片。
具体实施例方式实施例一本例的具体做法是a、配制混合溶液配制硫代硫酸钠的浓度为0. 095mol/L、六水合硝酸锌的浓度为0. 00625mol/L、六 次甲基四胺的浓度为0. 00625mol/L的混合溶液；b、静置将混合溶液静置31天，即形成花形纳米结构的硫酸氢氧锌沉淀；C、烘干将b步的沉淀于80°C条件下烘干，即可。图1是本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的X射线衍射图(XRD)， 图1可见，制备的花形纳米结构的衍射峰与硫酸氢氧锌的PDF(粉末衍射文件)标准卡片 (No. 00-039-0688) 一致，是硫酸氢氧锌相。图2为EDAX (X射线能量色散分析)图，由图2 可见，产物含有Zn、0、S三种元素。图3、图4分别为本发明实施例一制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的1000和 10000倍扫描电镜照片。由图3、图4可见，制得的硫酸氢氧锌由很薄的纳米片组装成微米 花形结构，纳米片的厚度很小，为25nm左右，花的尺度在20-30 μ m。实施例二本例的具体做法是
a、配制混合溶液配制硫代硫酸钠的浓度为0. 07mol/L、六水合硝酸锌的浓度为0. 0125mol/L、六次 甲基四胺的浓度为0. 0125mol/L的混合溶液；b、静置
将混合溶液静置12天，即形成花形纳米结构的硫酸氢氧锌沉淀；C、烘干将b步的沉淀于70°C条件下烘干，即可。图5为本发明实施例二制备的花形纳米结构硫酸氢氧锌的扫描电镜照片。由图5 可见，制得的硫酸氢氧锌由很薄的纳米片组装成微米花形结构，花形结构的纳米片厚度，为 IOOnm左右，花的尺度在10 μ m。实施例三本例的具体做法是a、配制混合溶液配制硫代硫酸钠的浓度为0. 02mol/L、六水合硝酸锌的浓度为0. Olmol/L、六次甲 基四胺的浓度为0. 01mol/L的混合溶液；b、静置将混合溶液静置23天，即形成花形纳米结构的硫酸氢氧锌沉淀；C、烘干将b步的沉淀于60°C条件下烘干，即可。
权利要求
一种用作镍/锌电池正极材料的纳米花形硫酸氢氧锌的制备方法，其具体作法是a、配制混合溶液配制硫代硫酸钠的浓度为0.02-0.095mol/L、六水合硝酸锌的浓度为0.00625-0.0125mol/L、六次甲基四胺的浓度为0.00625-0.0125mol/L的混合溶液；b、静置将混合溶液静置12-31天，即形成花形纳米结构的硫酸氢氧锌沉淀；c、烘干将b步的沉淀于60-80℃条件下烘干，即可。
全文摘要
一种用作镍/锌电池正极材料的纳米花形硫酸氢氧锌的制备方法，其具体作法是a、配制混合溶液配制硫代硫酸钠的浓度为0.02-0.095mol/L、六水合硝酸锌的浓度为0.00625-0.0125mol/L、六次甲基四胺的浓度为0.00625-0.0125mol/L的混合溶液；b、静置将混合溶液静置12-31天，即形成花形纳米结构的硫酸氢氧锌沉淀；c、烘干将b步的沉淀于60-80℃条件下烘干，即可。该种方法制备的硫酸氢氧锌具有纳米花形结构，用作镍/锌电池正极材料，可提高电池的稳定性和效率。
文档编号H01M4/58GK101814602SQ20101018145
公开日2010年8月25日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者杨峰, 赵勇 申请人:西南交通大学