ZnO与碳或碳前体混合，以形成其混合物；以及
[0068]将该混合物在惰性气体气氛中加热到从500°C到1000°C，以形成其上具有导电层 的ZnO颗粒。
[0069]在本发明的方法的另一方面，ZnO通过与第一金属的氧化物、盐或氢氧化物一起加 热而掺杂。
[0070] 在本发明的方法的另一方面，第一金属是从钙、镁、钡、铝、镧和锶构成的组中选出 的。
[0071] 在本发明的方法的另一方面，通过与第二金属的氧化物、盐或氢氧化物一起加热， ZnO被进一步掺杂。
[0072] 在本发明的方法的另一方面，第二金属从锡、镓、铋、锑和铟构成的组中选出。
[0073]在本发明的另一方面，一种制备用于可充电电池的锌电极材料的方法包括：
[0074]将ZnO或掺杂的ZnO与碳或掺杂的碳前体混合，以形成它们的混合物；
[0075]在从180 °C到220 °C下水热处理所述混合物持续有效的时间段；
[0076]干燥并研磨该水热处理的混合物以形成粉末；以及
[0077]在惰性气氛中在从500°C到1000°C下烧结粉末，以形成其上具有导电层的ZnO/掺 杂ZnO颗粒。
[0078]在本发明的方法的另一方面，该粉末在从600 °C到900 °C下被烧结。
[0079] 在本发明的方法的另一方面，碳前体包括糖、聚乙烯醇或另一种含烃材料或其混 合物。
[0080] 在本发明的方法的另一方面，碳前体包括从含氟聚合物、含氮聚合物、含硼聚合物 及其组合构成的组中选出的一种或多种聚合物。
[0081 ]在本发明的方法的另一方面，所述导电层包括碳或掺杂有氟、氮、硼或它们中的两 种或多种的组合的碳。
[0082]在本发明的另一方面，制备用于可充电电池的锌电极的方法包括：
[0083]将ZnO或掺杂的ZnO与碳或掺杂的碳前体混合，以形成它们的混合物；
[0084]干燥并研磨该混合物以形成粉末；
[0085]在惰性气氛中在大约300°C下第一次烧结该粉末；以及
[0086]在惰性气体气氛中，在从500°C到1000°C下进一步烧结该粉末，以形成其上具有导 电层的ZnO/掺杂的ZnO颗粒。
[0087]在本发明的方法的另一方面，所述粉末在从600°C到900°C下被进一步烧结。
【附图说明】
[0088]通过参照随后的附图本发明将更容易理解，图中：
[0089] 图1是表示根据本发明的用于电极的碳涂覆的氧化锌材料的合成的示意流程图；
[0090] 图2A和2B是根据本发明制备的碳涂覆的氧化锌材料的透射电子显微镜（TEM)图 像；
[0091] 图3是表示传统电极与根据本发明制备的电极对比的放电效率的曲线；
[0092] 图4是表示传统电极与根据本发明制备的电极对比的容量对周期的曲线；
[0093] 图5A和5B分别是表示具有涂层的锌电极的电池与具有原来的锌电极的电池对比 的电流密度对电压的曲线；
[0094] 图6是表示具有涂层的电极的电池的电流密度对电压的周期寿命测试的曲线。
【具体实施方式】
[0095] 通过参照附图，本发明获得可以得到更好地理解。
[0096]图1是表示根据本发明制备锌电极的两种替代方法的流程图。在第一步骤中，ZnO 或掺杂的ZnO前体1与碳前体(carbon precursor)2混合。氧化锌可以掺杂有第一金属的氧 化物、盐或氢氧化物，并且可选地，此后掺杂有不同的第二金属的氧化物、盐或氢氧化物。第 一金属是从钙、镁、钡、铝、镧和锶构成的组中选出的，且第二金属是从锡、镓、铋、锑和铟构 成的组中选出的。例如，ZnO可以掺杂有盐形式的钙，如钙的氧化物或氢氧化物。
[0097] 碳前体2可以是烃聚合物，例如，聚乙烯醇、糖、另一种适当的含碳材料、或者从含 氟聚合物、含氮聚合物、含硼聚合物及其组合构成的组中选出的一种或多种聚合物。ZnO或 掺杂的ZnO前体1和碳前体2混合以形成ZnO/碳混合物。
[0098] 在方法1中，ZnO/碳混合物在步骤3经受水热过程，在此，混合物在高压釜 (autoclave)(来自Parr设备公司（Parr Instrument)的100mL高压爸反应器）内在180°C到 220 °C下被加热大约12小时。然后在步骤4，来自步骤3的材料在大约80 °C下干燥持续12小 时，然后研磨。来自步骤4的研磨产物在步骤5进一步在从600°C到900°C下被退火持续两小 时。
[0099]在方法2中，ZnO前体/碳前体混合物首先干燥到大约80°C (步骤6)持续12小时并然 后研磨。在步骤7，来自步骤6的材料在从300 °C到380 °C下退火达到30分钟。来自步骤7的产 物在步骤8中在从600 °C到900 °C下被进一步退火持续两小时。
[0100]
[0101] 示例l.ZnO/C与PVA作为前体
[0102] ZnO/C通过聚合物热解来合成。典型地，5g聚乙烯醇(PVA)粉末在加热下被溶解到 60g去离子水中。25g的ZnO粉末的量被缓慢倾倒入含水PVA溶液中，以形成悬浮液。该悬浮液 在25°C下被搅拌两小时，然后温度保持在90°C之上，直到大部分水蒸发。所形成的粘性浆液 在可从Ney购得的Vulcan3-550烤箱中在120°C下被进一步干燥持续12小时，以产生固体，该 固体在惰性气氛下在可从MTI公司购得的0TF-1200X管式炉中在从600 °C到900 °C下煅烧，以 产生用于Zn电极的活性粉末。
[0103]示例 2.Zn0/Ca(0H)2/C
[0104] ZnOXa(OH)2和水在80份：20份：100份的重量比下在行星球磨中混合持续四小时 以形成浆液。重量上10份的PVA粉末在加热下溶解到重量上100份的去离子水中。ZnO/Ca (OH)2浆液在热板上与含水PVA溶液混合并在室温下搅拌两个小时。然后，该温度保持在90 °C之上，直到大部分水蒸发以形成粘性浆液。所形成的浆液在烤箱中进一步干燥12小时以 形成固体，该固体在从600°C到900°C下在惰性气氛中煅烧以产生用于电极的活性粉末。 ZnO: Ca(OH)2: PVA的重量比被控制为X: 1: y，其中，l〈x〈20且0 · 05〈y〈2。
[0105]示例3.从两步骤水热和随后的退火或者从两步骤退火过程合成的碳涂覆的ZnO、 Ca(OH)2-ZnCK或 Ca(OH)2-Bi2O3-ZnO
[0106]与图1 一致，为了碳涂覆的ZnO的合成，碳前体是从葡萄糖、蔗糖、水解聚乙烯醇、聚 丙烯酸、羧甲基纤维素和其他碳基聚合物。
[0107] ZnO基粉末或者商业购得或者在实验室中合成。裸ZnO粉末（50-250nm，可从 Aldrich购得)和ZnO纳米粉末（10_30nm，可从US Research Nanmaterials，Inc购得)被商业 上购得。
[0108] Ca(OH)2-ZnO and Ca(OH)2-Bi2O3-ZnO纳米颗粒的各种化学计量通过利用硝酸钙、 硝酸锌、硝酸铋、和氢氧化钠前体通过湿化学方法合成。在Ca (OH) 2-Zn0的典型合成中，适当 量的硝酸锌(Zn (NO3) 2.4H20)和硝酸钙(Ca (NO3) 2.4H20)在磁性搅拌下在500ml烧杯中溶解到 含水异丙醇溶液中。氢氧化钠(NaOH)的含水异丙醇溶液也以相同的方式制备。NaOH水溶液 在磁性搅拌下被逐滴加入(缓慢的，持续45分钟）到Ca(N〇3 )2_Zn (N〇3) 2溶液。允许反应进行 两个小时。所沉淀的Ca(OH)2-Zn(OH)2通过离心分离，用去离子水清洗两次并然后用异丙醇 清洗，最终在80 °C下干燥过夜。在干燥过程中，Zn (OH) 2被转化成ZnO。
[0109] 在2 %碳涂覆的ZnO纳米粉末的典型水热合成中，5g的葡萄糖在超声波搅拌下被溶 解于IOml水中，并且23.3g的ZnO粉末然后悬浮在葡萄糖溶液中。ZnO-葡萄糖混合物在回旋 混合机中以300rpm的速率搅拌两分钟。通过将ZnO-葡萄糖糊放置在具有TEFLON?衬里 的高压釜(Parr Instrument)中并加热到180°C持续12小时进行水热处理。该产品然后用去 离子水清洗两次，用异丙醇清洗一次，利用离心分离，并然后最终在80°C下干燥