【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种锌镍电池正极及其制备方法。
技术介绍
1、随着电动车辆对车辆驱动的贡献比重增加，对电池能量需求大幅提高，特别是全混和插电式混合动力车辆对电池的能量提出更严格的标准。
2、锌镍电池是一种环境友好型水系电池，具有原料来源丰富、能量密度高、生产工艺简单、生产过程基本无污染等优点，可应用于可再生能源发电、电动汽车、应急电源等领域。但是受限于有限的循环寿命，与难以发挥出其蕴含的高比能量潜力，锌镍电池还有巨大的提高空间。正极添加剂可以有效提高锌镍电池的性能，选择合适的添加剂，可以获得高能量、高稳定性的锌镍正极。
3、锌镍电池正极的活性物质为羟基氧化镍或氢氧化镍，其导电性较差，这将导致电池循环时极化显著增大，此外，充放电时活性物质的物相变化会导致自身稳定性受到影响，进而影响电池容量与寿命。因此，设法提高其导电性、构建起高效的导电网络与提高正极稳定性至关重要。
4、传统的电池使用钴化合物如钴，钴氧化物和钴的氢氧化物作为正极添加剂，以增加导电性和电池容量。然而，传统的钴氧化物例如氧化亚钴导电性并不算很好，此外如果添加过多可能会导致正极钴枝晶的产生，严重时造成极大的寿命衰减。
5、稀土添加剂也被认为是一种有效提高正极稳定性的添加剂，但是带来的成本也是值得考虑的问题(参见公开号为cn111463434a，专利技术名称为“高比能量锌镍电池正极”的中国专利)。
6、整体来说，该领域亟待开发一种锌镍电池正极及其制备方法，降低正极成本，提高电化学活性，提升商业化的潜力
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术目的在于提供一种锌镍电池正极及其制备方法，使用导电剂、正极添加剂、高导电的四氧化三钴代替传统电池中普通钴及其化合物，形成优秀的导电网络，此外相较于非金属材料，金属与金属化合物形成的导电网络也具有优秀的电化学活性，成本相对稀土添加剂来说也得到明显的降低，具有商业化的潜力。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种锌镍电池正极，包括以下重量份数的各组分：
4、活性物质50-60份
5、导电剂锌粉0.3-3份
6、金属化合物添加剂0.1～0.2份
7、正极添加剂8-15份
8、高导电活性碳材料1～4
9、粘结剂4.2-5份
10、所述活性物质包括氢氧化镍；
11、所述金属化合物添加剂选自氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化钙中一种或几种；
12、所述正极添加剂为镍粉和高导电钴氧化物，或为镍粉和氧化铋，其中镍粉与高导电钴氧化物重量之比为7～10：0.1～0.4，镍粉与氧化铋的重量之比为2～6:8～10；
13、所述高导电活性碳材料为具有多孔或层片状的高比面积的xc72导电炭黑、superp、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种；
14、所述粘结剂选自带有丰富羟基、羧基的有机高分子粘结剂与聚四氟乙烯ptfe的复合粘结剂，带有丰富羟基、羧基的有机高分子粘结剂为粘结剂组分1，聚四氟乙烯ptfe为粘结剂组分2。
15、作为优选，所述粘结剂组分1选择羟乙基纤维素hec、羟乙基甲基纤维素mhec、羧甲基纤维素cmc或聚丙烯酸钾paak中的一种或多种；所述粘结剂组分2为ptfe固含量为60％的聚四氟乙烯ptfe水溶液。
16、作为优选，所述粘结剂组分1与粘结剂组分2的质量比为(0.1-2)：(3-5)。
17、作为优选，所述镍粉为球链状t255镍粉。
18、作为优选，所述金属化合物添加剂优选为氢氧化钡。
19、作为优选，所述高导电钴氧化物优选为co3o4。
20、一种制备上述的锌镍电池正极的方法，其特征在于：包括如下步骤：
21、(1)干料的混制：将活性物质、正极添加剂用搅拌机混合均匀，制得干料；
22、(2)湿料制备：金属化合物添加剂加入去离子水中搅拌溶解，随后将粘结剂组分1溶解于其中得到半透明无颗粒物的粘稠液；
23、(3)浆料制备：将步骤(1)中的干料在搅拌机800～1000r/min转速下缓慢加入步骤(2)的粘稠液中，搅拌时间为20-40min后缓慢向其中加入高导电活性碳材料与导电剂，最后加入粘结剂组分2，并且将搅拌速度降低为400～600r/min，继续搅拌10-30min，最后得到均匀浆料；
24、(4)极片涂覆工艺：将步骤(3)中浆料涂覆到泡沫镍上；
25、(5)将涂覆好的极片放入烘箱高温热处理，经过辊压机辊压，裁剪，焊接极耳与延长极耳、隔膜包覆，获得锌镍电池正极片。
26、作为优选，所述极片涂覆工艺具体为：预先用高温胶对泡沫镍进行留白，留白宽度为6-10mm，随后将浆料倒入浆斗中，并将泡沫镍浸入浆料中，绕着滚轴进行拉浆，在拉浆涂覆时对泡沫镍前后施加一定拉力，并且控制拉浆速度为1-1.5m/min，随后使泡沫镍通过刮刀对涂覆的浆料进行刮料整合；
27、和/或，
28、所述步骤(5)具体为：将涂覆好的极片放入烘箱140-180℃高温热处理1-4h，最后经过辊压机0.40-0.60mm辊压，然后按尺寸形状裁剪出极片；将便于焊接的镀镍钢片裁剪成一定形状后，用点焊机将其焊接在极片上的泡沫镍留白处，随后，将带有极耳胶的镍极耳用点焊机焊接在极耳上，最后用pe无纺布隔膜对极片进行包覆，并使用热压器把隔膜热封起来，制备得到锌镍电池正极。
29、一种锌镍电池正极，采用上述的制备方法制备而得。
30、一种锌镍电池，其特征在于：由上述锌镍电池正极与锌镍电池负极组装而成。
31、本专利技术的有益效果如下：
32、(1)通过添加合适的粘结剂，并进一步优化成分，能够使正极活性材料在制作浆料时，保持合适的粘度与使粉末材料均匀分散，并提高正极活性物质在泡沫镍上的结合牢固程度，还能减少活性物质因充放电过程中体积膨胀收缩造成的软化、脱落，即增强活性物质之间以及活性物质与泡沫镍基体之间的结合力，从而提高正极的机械强度。
33、(2)通过添加金属化合物添加剂，优选的ba(oh)2在电解液中的溶度积较大,故而起到了造孔的作用,改善了固液相间离子的传输通道,降低了镍电极的极化程度，提高正极活性物质的利用率，进而提高放电容量,改善电极循环稳定性。此外，添加的锌粉既可以起到提高导电性的作用也可以起到造孔的作用，氢氧化钡与锌粉协同作用，进一步提高极片的性能；
34、(3)通过添加正极添加剂，提高极片导电性能进而改善充放电效率，其中，镍粉优选为三维球链状的t255镍粉可以有效提高有效导电面积，同时所添加的高导电钴氧化物中具有丰富氧缺陷存在，并且其具有特殊的co2+与co3+分布方式，使得其导电性相较于普通的钴氧化物更优。此外，添加的具有多孔或层片结构的高导电活性碳材料也具优异的电子传导性能，可以更进一步的提高极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锌镍电池正极，其特征在于：包括以下重量份数的各组分：
2.如权利要求1所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述粘结剂组分1选择聚乙烯醇PVA、羟乙基纤维素HEC、羟乙基甲基纤维素MHEC、羧甲基纤维素CMC或聚丙烯酸钾PAAK中的一种或多种；所述粘结剂组分2为PTFE固含量为60％的聚四氟乙烯PTFE水溶液。
3.如权利要求1或2所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述粘结剂组分1与粘结剂组分2的质量比为(0.1-2)：(3-5)。
4.如权利要求1或2所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述镍粉为球链状T255镍粉。
5.如权利要求1或2所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述金属化合物添加剂为氢氧化钡。
6.如权利要求1或2所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述高导电钴氧化物为Co3O4。
7.一种制备如权利要求1-6中任一项所述的锌镍电池正极的方法，其特征在于：包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的一种制备锌镍电池正极的方法，其特征在于：
9.一种锌镍电池正极，其特征在
10.一种锌镍电池，其特征在于：由权利要求1-6或9任一项所述的锌镍电池正极与锌镍电池负极组装而成。
...【技术特征摘要】
1.一种锌镍电池正极，其特征在于：包括以下重量份数的各组分：
2.如权利要求1所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述粘结剂组分1选择聚乙烯醇pva、羟乙基纤维素hec、羟乙基甲基纤维素mhec、羧甲基纤维素cmc或聚丙烯酸钾paak中的一种或多种；所述粘结剂组分2为ptfe固含量为60％的聚四氟乙烯ptfe水溶液。
3.如权利要求1或2所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述粘结剂组分1与粘结剂组分2的质量比为(0.1-2)：(3-5)。
4.如权利要求1或2所述的一种锌镍电池正极，其特征在于：所述镍粉为球链状t255镍粉。
5.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵泽泉，肖惠，周江，栗佳，刘丝靓，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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