酸(C4H606)，浓度180g/L硫酸钠(Na2S04)。溶液温度控制在20°C，pH值为4，两极相距3cm，阴极电流密度为2.0A/dm2，电解120s后得到锡锌物质量比0.10:1，孔径780μπι，镀层厚度1120μπι的多孔锌锡合金负极。
[0052 ]相对于熔融制锌锡合金负极材料以及专利201310164341.8所制备的多孔锌负极材料，本实施例所得的锌锡多孔负极的镀层更加致密，表面也更加光滑平整，锌锡分布更加均匀。在阴极电流50mA时，多孔锌负极的析氢电位为-1.426V(V vs.Hg/HgO)，熔融制锌锡合金多孔负极的析氢电位为_1.417V(V vs.Hg/HgO)，而同样条件下，多孔锌锡合金负极的析氢电位为_1.458V(V vs.Hg/HgO)。在相同碱溶液中放置15天后，多孔锌负极失重5.6%，熔融制锌锡合金多孔负极失重7.2%，本实施例所得的锌锡多孔负极失重2.1%。说明多孔锌锡合金负极相对于熔融制锌锡合金多孔负极和多孔锌负极，具有更高析氢过电位，耐腐蚀性更强。
【主权项】
1.一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料;其特征在于:所述多孔锌锡合金负极材料由泡沫镍基底以及均匀包覆在泡沫镍基底上的锌锡合金镀层组成;所述锌锡合金镀层中镍、锌均匀分布且镍锌的摩尔比为0.01-0.20:1。2.根据权利要求1所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料;其特征在于:所述多孔锌锡合金负极材料的孔隙率为25-50% ;所述多孔锌锡合金负极材料中，孔隙的孔径为20-600μπιο3.根据权利要求1所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料;其特征在于:所述锌锡合金镀层的厚度为20μπι-2200μπι。4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料的方法，其特征在于:以泡沫镍为阴极，在含有络合剂的电镀液中进行电镀，得到所述多孔锌锡合金负极材料;所述含有络合剂的电镀液选自焦磷酸盐体系电镀液、葡萄糖酸盐体系电镀液、柠檬酸盐体系电镀液、酒石酸体系电镀液中的一种;施镀时，控制两极间距离为l-8cm;阴极电流密度为0.02A/dm2-12A/dm2;控制镀液中镍锌的摩尔比为0.01-0.20:1; 所述焦磷酸盐体系电镀液中含有焦磷酸根、Zn2+和/或ZnO、Sn2+和功能添加剂A;在施镀前，所述焦磷酸盐体系电镀液中焦磷酸根的浓度为0.15-3mol/L，Zn元素的浓度为0.03-1.0mol/L，Sn元素的浓度为0.008-0.20mol/L，功能添加剂A的浓度为0.2_50g/L，所述功能添加剂A选自明胶、聚乙二醇、骨胶中的至少一种;施镀过程中，控制焦磷酸盐体系电镀液的pH 值为 8-13; 所述葡萄糖酸盐体系电镀液中含有葡萄糖酸根、Zn2+、Sn2+;在施镀前，所述葡萄糖酸盐体系电镀液中葡萄糖酸根的浓度为0.09-1.4mol/L，Zn元素的浓度为0.03-0.65mol/L，Sn元素的浓度为0.008-0.lmol/L;施镀过程中，控制葡萄糖酸盐体系电镀液的pH值为1_6 ； 所述柠檬酸盐体系电镀液中含有柠檬酸和/或柠檬酸根、Zn2+、Sn2+、功能添加剂B;在施镀前，所述柠檬酸盐体系电镀液中柠檬酸和/或柠檬酸根的浓度为0.1-0.8mo 1/L，Zn元素的浓度为0.06-0.45mol/L，Sn元素的浓度为0.008-0.08mol/L；所述功能添加剂B选自聚乙二醇、骨胶、明胶中的至少一种，且其浓度为0.l-2g/L；施镀过程中，控制柠檬酸盐体系电镀液的pH值为6-7; 所述酒石酸体系电镀液包括碱性酒石酸盐体系电镀液和酸性酒石酸盐体系电镀液； 所述碱性酒石酸盐体系电镀液中含有酒石酸根、Zn2+和/或Ζη022—和/或ZnO、Sn2+和/或Sn022—、功能添加剂C;在施镀前，所述碱性酒石酸盐体系电镀液中酒石酸根的浓度为0.01-0.75mol/L，Zn元素的浓度为0.01-1.25mol/L，Sn元素的浓度为0.001-0.12mol/L，所述功能添加剂C由磷酸钠和六亚甲基四胺组成，且磷酸钠的浓度为0.5-20g/L，六亚甲基四胺的的浓度为0.5-50g/L;施镀过程中，控制碱性酒石酸盐体系电镀液的pH值为8-13; 所述酸性酒石酸盐体系电镀液中含有酒石酸和/或酒石酸根、Zn2+、Sn2+;在施镀前，所述酸性酒石酸盐体系电镀液中酒石酸和/或酒石酸根的浓度为0.06-0.88mol/L，Zn元素的浓度为0.045-1.25mol/L，Sn元素的浓度为0.023-0.12mol/L，施镀过程中，控制酸性酒石酸盐体系电镀液的pH值为2-6。5.根据权利要求4所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料得制备方法，其特征在于:控制电镀时间为20-450s。6.根据权利要求4所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料得制备方法，其特征在于:所述焦磷酸盐体系电镀液中；所述焦磷酸根由可溶性焦磷酸酸盐、焦磷酸锌、焦磷酸亚锡提供;所述Zn2+由焦磷酸锌、硫酸锌、氯化锌中的至少一种提供;所述Sn2+由焦磷酸亚锡、硫酸亚锡、氯化亚锡中的至少一种提供;采用焦磷酸盐体系电镀液进行施镀时，控制施镀温度为20_70°C。7.根据权利要求4所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料得制备方法，其特征在于:所述葡萄糖酸盐体系电镀液中，所述葡萄糖酸根由可溶性葡萄糖酸盐提供;所述Zn2+由硫酸锌、氯化锌、焦磷酸锌中的至少一种提供;所述Sn2+由硫酸亚锡、氯化亚锡、焦磷酸亚锡中的至少一种提供;采用葡萄糖酸盐体系电镀液进行施镀时，控制施镀温度为10-50?C。8.根据权利要求4所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料得制备方法，其特征在于:所述柠檬酸盐体系电镀液中所述柠檬酸根由柠檬酸或可溶性柠檬酸盐中的至少一种提供;所述Zn2+由硫酸锌、氯化亚锌中的至少一种提供;所述Sn2+由氯化亚锡、硫酸亚锡中的至少一种提供，所述功能添加剂B为分子量600-3000的聚乙二醇;采用柠檬酸盐体系电镀液进行施镀时，控制施镀温度为10-50°C。9.根据权利要求4所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料得制备方法，其特征在于:所述碱性酒石酸盐体系电镀液中酒石酸根由可溶性酒石酸盐提供，所述Ζη022—由可溶性锌酸盐提供，所述Sn022—由可溶性偏锡酸盐提供;采用碱性酒石酸盐体系电镀液进行施镀时，控制施镀温度为30-80°C。10.根据权利要求4所述的一种锌空气电池的多孔锌锡合金负极材料得制备方法，其特征在于:所述酸性酒石酸盐体系电镀液中酒石酸根由可溶性酒石酸盐提供，所述Zn2+由硫酸锌、氯化亚锌中的至少一种提供;所述Sn2+由硫酸亚锡、氯化亚锡中的至少一种提供;采用酸性酒石酸盐体系电镀液进行施镀时，控制施镀温度为30-80°C。
【专利摘要】本发明公开了一种锌空气电池用多孔锌锡合金负极材料及其制备方法，属于新能源技术开发领域。本发明所述多孔锌锡合金负极材料由泡沫镍基底以及均匀包覆在泡沫镍基底上的锌锡合金镀层组成；所述锌锡合金镀层中锡、锌均匀分布且锡锌的摩尔比为0.01-0.20：1。本发明以泡沫镍为阴极，在含有络合剂的电镀液中进行电镀，得到所述多孔锌锡合金负极材料；所述含有络合剂的电镀液选自焦磷酸盐体系电镀液、葡萄糖酸盐体系电镀液、柠檬酸盐体系电镀液、酒石酸体系电镀液中的一种。本发明所述材料结构设计合理，制备工艺简单，便于大规模的工业化应用和生产。
【IPC分类】H01M4/90, H01M12/06, H01M4/88
【公开号】CN105489970
【申请号】CN201610007963
【发明人】田忠良, 赖延清, 杨超, 张志剑, 郭伟昌, 杨凯, 李劼
【申请人】中南大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月6日