一种碱性二次电池硼化物负极材料及其制备方法_2

文档序号:9548631阅读:来源:国知局
-0. 25mol/L。
[0029] 本发明方法中,为了保证反应的充分进行,防止浪费,确保生成稳定化合价的 产物,优选情况下,用碱或缓冲溶液调节pH值> 8的BH4的水溶液与油相的体积比为 0. 1-0. 5,用碱或缓冲溶液调节pH值彡8的BH4的水溶液中BH4的浓度为0. 2-lmol/L。
[0030] 本发明方法中,本领域技术人员应该理解的是,可溶性金属盐溶液指的是能够溶 解于水的金属盐形成的溶液。对于可溶性金属盐溶液的种类没有特别的限定,可以为本领 域常用的各种可溶性金属盐溶液,优选情况下,可溶性金属盐溶液中的金属元素为Fe、Ti、 Cu、Zn、Al、Zr、Nd、Mo、V、Cr、Co、Ni、Ag和Mg中的一种或多种。当可溶性金属盐溶液中含 有多种金属元素时,可溶性金属盐溶液的浓度为含有的多种金属离子的浓度之和。
[0031] 本发明方法中,对于碱的种类没有特别的限定,可以为本领域常用的各种碱,优选 情况下,碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化钡和氨水中的一种或多种。
[0032] 本发明方法中,对于缓冲溶液的种类没有特别的限定,可以为本领域常用的各种 缓冲溶液,优选情况下,缓冲溶液为氨水-氯化铵缓冲溶液、硼砂-氯化钙缓冲溶液或硼 砂-碳酸钠缓冲溶液。
[0033] 本发明方法中,对于BH4的水溶液的种类没有特别的限定,可以为本领域常用的 各种BH4的水溶液,优选情况下,BH4的水溶液中的溶质为硼氢化钾、硼氢化钠和硼氢化铝 中的一种或多种。
[0034] 本发明方法中,优选情况下,用碱或缓冲溶液调节pH值> 8的BH4的水溶液的pH值为8-14,进一步优选为10-12。
[0035] 本发明方法中,为了使制备得到的反相微乳液更加稳定,较长时间放置仍能够保 持各相同性,优选情况下,油相为乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、新戊烷、异戊烷、新己 烷、正己烷、异己烷、环己烷、正辛烷、异辛烷中的一种或多种。
[0036] 本发明方法中,为了使制备得到的反相微乳液更加稳定,较长时间放置仍能够保 持各相同性,表面活性剂为HLB值(亲水亲油平衡值)为1-10的表面活性剂,优选为HLB 值为3-8的表面活性剂。进一步优选地,表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基 三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、 十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、失水山梨醇三油 酸酯、失水山梨醇倍半油酸酯、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水 山梨醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇单油酸酯、二乙二 醇单硬脂酸酯、二乙二醇单月桂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯二油酸酯、油酸、聚氧丙 烯(5P0)羊毛醇醚中的一种或多种。无论是单独一种还是多种表面活性剂的组合,其最终 的HLB值都需保持为1-10,优选为3-8。
[0037] 本发明方法中,为了使制备得到的反相微乳液更加稳定,较长时间放置仍能够保 持各相同性,优选情况下,助表面活性剂为无水乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊 醇、异戊醇、正己醇、2-己醇、环己醇、1-辛醇、2-辛醇和杂醇油中的一种或多种。
[0038] 本发明方法步骤(2)中,对于破乳的方式没有特别的限定,可以为本领域常用的 各种破乳方式,优选情况下,破乳的方式包括离心分离或者在搅拌后得到的体系中加入一 种或多种有机溶剂。对于有机溶剂的种类没有特别的限定,可以为能够用于破乳的各种有 机溶剂,例如可以为丙酮和无水乙醇中的一种或两种。
[0039] 本发明方法步骤(2)中,对于固液分离的方式没有特别的限定,可以为本领域常 用的各种固液分离方式,优选情况下,固液分离的方式包括抽滤或离心。
[0040] 本发明方法步骤(3)中,对于清洗的方法没有特别的限定,只要能够确保吸附在 沉淀表面的有机物和溶解性离子得到去除即可,可以为本领域常用的各种清洗方法,优选 情况下,清洗时用的洗涤液为蒸馏水、二次蒸馏水、去离子水、无水乙醇、乙二醇和丙酮中的 一种或多种。对于清洗的次数没有特别的限定,只要能够将沉淀清洗干净即可,例如可以清 洗3_5次。
[0041] 本发明方法步骤(3)中,优选情况下,真空干燥的条件包括:干燥时间为6h-48h, 干燥温度为50°C-90°C。
[0042] 本发明方法步骤(4)中,将得到的前驱体在惰性气体保护下进行热处理,在去除 杂质、活化产物的同时能够有效的避免氧化反应的发生。优选情况下,惰性气体为氩气或氮 气,热处理的条件包括:温度为150°C-600°C,优选为200°C-400°C;时间为2h-48h,优选为 4h-16h;热处理的方式进一步优选为管式炉煅烧。
[0043] 第二方面,本发明还提供了由上述方法制备得到的碱性二次电池硼化物负极材 料。
[0044] 同时,本发明还提供了一种碱性二次电池,该碱性二次电池的负极材料包括上述 的碱性二次电池硼化物负极材料。
[0045] 对于碱性二次电池的制备方法没有特别的限定,可以为本领域常用的各种方法。 例如,可以将碱性二次电池硼化物负极材料与导电剂Ni粉(硼化物负极材料:导电剂Ni 粉的质量比=1:3)进行混合,在研钵中进行研磨混合均匀后,得到混合物。将所述混合物 装入钢模压片并用集流体泡沫镍包覆为负极片。将所述负极片与氢氧化亚镍正极片用隔膜 隔开,放入6m〇l/LK0H+lm〇l/LLiOH的电解液中,正负极分别由极耳镍带引出,即得到碱性 二次电池。
[0046] 实施例
[0047] 以下的实施例将对本发明作进一步的说明,但并不因此限制本发明。
[0048] 以下实施例和对比例中,应用电感耦合等离子体发射光谱仪(IRIS/AP,美国 ThermoJarrellAsh公司)分析兀素组成;在NOVA1200e(美国Quantachrome公司)氮 吸附比表面分析仪上测定硼化物的比表面积;用日本JE0L公司的JSM-6301F扫描电镜进行 形貌表征;采用日本Rigaku公司的DMAX2400型X射线衍射仪表征硼化物的结构形态。
[0049] 单硬脂酸甘油酯、丙二醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧丙烯(5P0)羊毛醇 醚均购自北京百灵威科技有限公司。
[0050] 实施例1
[0051] 本实施例用于说明本发明的碱性二次电池硼化物负极材料及其制备方法。
[0052] 30°C下将用氨水调节到pH为12的30mL,0· 33mol/L的NaBH4溶液、20g单硬脂酸 甘油酯(HLB值为5. 5)、50mL正己醇和100mL环己烧混合,在300rpm下磁力搅拌1. 5小时, 得到反相微乳液。再将30mL,0. 15mol/L的CoCl2溶液以20mL/min的滴加速率逐滴加入到 上述反相微乳液中,滴加结束后继续搅拌lh,赶尽体系中物料反应生成的氢气。搅拌结束后 在400rpm下离心分离10min实现破乳,并得到沉淀,用无水乙醇清洗沉淀3次后,在70°C下 真空干燥24h,得到前驱体,最后将前驱体在氩气保护下在300°C管式炉中煅烧10h,得到硼 化钴粒子。
[0053] 经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测试,实施例1制备得到的硼化钴组成为 C〇2.9SB。图1为实施例1制备得到的硼化钴的X射线衍射图谱,由图1可以看出,该X射线 衍射图谱中无明显的特征峰,只出现宽化的衍射峰,说明此材料为非晶态硼化钴。图2为实 施例1制备得到的硼化钴的扫描电镜图,从图2中可看出,所得硼化钴为均分散体,且颗粒 形状及颗粒尺寸分布窄,没有明显的团聚。经氮吸附比表面分析仪检测,实施例1制备得到 的硼化钴比表面积为121.09m2/g,粒径为150nm左右。
[0054] 实施例2
[0055] 本实施例用于说明本发明的碱性二次电池硼化物负极材料及其制备方法。
[0056] 10°C下将用氢氧化钾溶液调节到pH为10的10mL,lmol/L的KBH4溶液与20g丙二 醇单硬脂酸酯(HLB值为3. 4)、100mLl-辛醇和100mL正辛烷混合,在200rpm下磁力搅拌1 小时,得到反相微乳液。再将10mL,0. 25mol/L的NiCl2溶液以5mL/min的滴加速率逐滴加 入到上述反相微乳液中,滴加结束后继续搅拌0. 5h,赶尽体系中物料
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