一种铋/氢氧化镍二次碱性电池及其制备方法与流程

文档序号:12275612阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,以金属铋材料为电池的负极活性材料,以氢氧化镍材料为电池的正极活性材料,以碱溶液为电解质溶液,电池的电压窗口为0.2~1.4V。

2.根据权利要求1所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,所述的氢氧化镍材料中所含元素的质量百分比为:镍48~63%、钴0.5~12%、锌0.5~6.5%、铈0~8.5%、其余为氢、氧非金属元素;

氢氧化镍材料的比表面积为5~100m2/g,粒径为1~15μm;氢氧化镍材料的松装密度为1.58~1.75g/cm3,振实密度为2.0~2.5g/cm3

3.根据权利要求1或2所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,所述的铋材料为0.005~5μm粒径的金属粉末,其比表面积为5~500m2/g;其制备方法包括如下步骤:

(1)将可溶性的铋原料溶于溶剂中,将其配制成铋离子浓度为0.01~5mol/L的铋离子溶液;或者将不溶性的铋原料溶于酸溶液中,配制成铋离子浓度为0.01~5mol/L的铋离子溶液;

(2)将还原剂溶解于溶剂中配制成浓度为0.1~16mol/L的还原剂溶液;

(3)按助剂与铋离子的摩尔比为(0~10):1,将助剂加入到铋离子溶液中,充分混合;

(4)在温度为0~100℃和搅拌条件下,按还原剂与铋离子的摩尔比为(1~100):1将步骤(2)所得还原剂溶液滴加到步骤(3)所得含助剂的铋离子溶液中,滴加完成后,继续搅拌0~360min将产物分别用水和乙醇洗涤,并进行固液分离,将固体物置于真空干燥箱中30~100℃干燥6~36h至恒重制备出铋材料。

4.根据权利要求3所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、三乙醇胺、四甘醇、二甲基甲酰胺中一种或两种以上。

5.根据权利要求3所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,所述的铋原料,包括金属铋、氧化铋、氢氧化铋、碳酸铋、碱式碳酸铋、硫酸氧铋、硝酸氧铋、硫酸铋、硝酸铋、卤化铋、乙酸铋、柠檬酸铋中的一种或两种以上。

6.根据权利要求3所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,所述的酸溶液为盐酸、硫酸、醋酸或硝酸中的一种或两种以上,其浓度为1~10mol/L。

7.根据权利要求3所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,所述的还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾、次亚磷酸钠、烷基胺硼烷、水合肼、脂肪醛、芳香醛中的一种或两种以上。

8.根据权利要求3所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池,其特征在于,所述的助剂为聚乙二醇、乙二醇、丙三醇、三乙醇胺、柠檬酸、抗坏血酸、酒石酸、油酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上。

9.权利要求1至8任一项所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)铋电极和氢氧化镍电极的制备

铋电极的制备:将粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中,配成0.02~1g/ml的溶液,再将铋材料、导电剂加入到粘结剂溶液中,搅拌均匀至膏状,涂覆在集流体上,再将其置于干燥箱中80~150℃干燥5~36h,经辊压后裁成电极片,即得到铋电极,所述铋材料、导电剂及粘结剂满足如下质量百分比:铋材料70~95%、导电剂3~15%、粘结剂2~15%;

氢氧化镍电极的制备:按照氢氧化镍材料70~95%、导电剂3~15%、粘结剂2~15%的质量百分比称量备用,然后依次将粘结剂、导电剂、氢氧化镍材料混合均匀调成糊状涂抹于泡沫镍上,80~150℃干燥5~36h,辊压并裁剪后得到氢氧化镍电极片;

(2)铋/氢氧化镍二次碱性电池的组装

将步骤(1)中得到的电极片按铋电极片、隔膜、氢氧化镍电极片依次放入电池模具中构造成二电极的三明治结构,滴加电解液后将电池模具紧固密封,即铋/氢氧化镍二次电池。

10.根据权利要求9所述的铋/氢氧化镍二次碱性电池的制备方法,其特征在于,所述的导电剂为导电炭黑、乙炔黑、石墨、石墨烯中的一种或两种以上;所述的粘结剂为聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠或丁苯橡胶中的一种或两种以上;所述的集流体为多孔网状、箔状或织物状的高电子导电率材料,涉及到泡沫镍、镍箔或镍网、铜网或铜箔、不锈钢网、不锈钢冲孔钢带或不锈钢箔、钛箔或钛网、铅箔或铅布、石墨化碳布或石墨烯布材料中的一种或两种以上;

所述的电解液为一种或两种以上碱金属氢氧化物的水溶液,其浓度为1~8mol/L;所述的隔膜为接枝聚丙烯无纺布、接枝PP微孔膜、玻璃纤维纸、尼龙无纺布、聚乙烯醇膜、石棉纸中的一种或两种以上。

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