[发明专利]一种二次电池负极材料及制备方法、二次电池负极和二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池，特别涉及一种二次电池负极材料及制备方法、二次电池负极和二次电池。

背景技术

二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。

利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能，所以叫二次电池或可充电电池。市场上主要充电电池有镍氢电池、镍镉电池、铅酸或铅蓄电池、锂离子电池等。

在所有的二次电池中，铅酸电池与镍镉电池的成本是最低的，但两者均不环保，随着环保意识的加强，两者的市场越来越小，被其它电池替代的趋势也越来越明显。然而，通过研究发现，在镍镉电池的基础上，将负极改为铁的氧化物，不仅能进一步降低成本(镍镉电池本来就存在成本低的优势)，同时还能满足环保的要求，但是，使用铁化合物做负极，存在活化慢、容量低、容易漏液、寿命不长等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种二次电池负极材料及制备方法、二次电池负极和二次电池，本发明通过在铁化合物负极(如四氧化三铁、三氧化二铁等)中，添加适量催化剂(包括镧、铈、镨、钕、镁等金属及合金)，使铁化合物在充电过程中，能够及时转变成单质铁，从而提高电池容量，降低电池漏液风险。

本发明的技术方案为：

一种二次电池负极材料，由按(50～99)：(1～50)的质量百分比计的铁化合物和催化剂构成。

进一步地，所述的铁化合物优选四氧化三铁、三氧化二铁或氧化亚铁。

进一步地，所述的催化剂为具有储氢功能的金属、金属合金或其他材料，优选镧、铈、镨、钕、镁中的一种或两种以上。

进一步地，铁化合物和催化剂的质量百分比优选(60～90)：(10～40)。

上述负极材料的制备方法为将铁化合物和催化剂分别研磨成粉末，然后按上述质量百分比均匀混合即可。

一种二次电极负极，由铁化合物粉末和催化剂粉末混合均匀后填充到发泡镍中得到，负极片由铁化合物粉末和催化剂粉末混合均匀后与CMC、水混合搅拌均匀，涂敷在发泡镍上，烘干、滚压、切片得到。

一种二次电池，由镍正极片、负极片、隔膜和电解液组成；镍正极片由球镍与CMC、水混合搅拌均匀，涂敷在发泡镍上，烘干、滚压、切片得到，负极片由铁化合物粉末和催化剂粉末混合均匀后与CMC、水混合搅拌均匀，涂敷在发泡镍上，烘干、滚压、切片得到，然后将正极片、隔膜、负极片进行卷绕，入壳，注入电解液，再进行封口干燥得到。

进一步地，隔膜优选采用PP材质隔膜。

进一步地，电解液优选采用氢氧化钾溶液，其浓度优选5～8mol/L。

本发明的有益效果在于：

本发明以适量比例混合的铁化合物和催化剂作为负极材料，成本低且对环境友好，制备的二次电池不仅明显提升了容量，而且显著降低了电池漏液的风险，同时还延长了电池的寿命，降低了使用成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。

实施例1

将四氧化三铁粉末(0.1-20微米)，金属铈粉末(0.1-50微米)按重量比为90：10均匀混合，将其填充到发泡镍中，得到负极。

实施例2

将四氧化三铁粉末(0.1-20微米)，金属铈粉末(0.1-50微米)按重量比为70：30均匀混合，将其填充到发泡镍中，得到负极。

实施例3

将四氧化三铁粉末(0.1-20微米)，金属铈粉末(0.1-50微米)按重量比为50：50均匀混合，将其填充到发泡镍中，得到负极。

实施例4

将四氧化三铁粉末(0.1-20微米)，金属铈粉末(0.1-50微米)按重量比为60：40均匀混合，将其填充到发泡镍中，得到负极。

实施例5

将三氧化二铁粉末(0.1-20微米)，金属铈粉末(0.1-50微米)按重量比为80：20均匀混合，将其填充到发泡镍中，得到负极。

实施例6

将四氧化三铁粉末(0.1-20微米)，金属镁粉末(0.1-20微米)按重量比为80：20均匀混合，将其填充到发泡镍中，得到负极。

实施例7

将四氧化三铁粉末(0.1-20微米)，金属镧和铈等量混合的粉末(0.1-20微米)按重量比为80：20均匀混合，将其填充到发泡镍中，得到负极。

比较例1