[发明专利]一种高性能镍锌电池正极材料CoX

说明书

本发明涉及一种高性能镍锌电池正极材料Co_XNi_1‑XMoO₄及其制备方法和应用。该方法包括：将钴盐、镍盐、钼酸盐与水混合，搅拌，加入清洗过的泡沫镍，水热反应，将得到的长有Co‑Ni‑Mo‑O前驱体纳米片阵列的泡沫镍在氮气氛围下煅烧，冷却。该方法得到的Co_XNi_1‑XMoO₄具有较好的比容量和循环性能，其组装成的镍锌电池能量密度较好。

技术领域

本发明属于钼酸镍电极材料及其制备和应用领域，特别涉及一种高性能镍锌电池正极材料Co_XNi_1-XMoO₄及其制备方法和应用。

背景技术

面对新能源汽车的蓬勃发展以及各种可穿戴智能电子设备的兴起，研发安全高效的电化学储能装置显得至关重要。传统的水系碱性镍锌二次电池凭借其安全性好、输出电压高、功率密度大等优点，近年来受到了越来越多的关注。然而，能量密度低以及循环稳定性差严重限制了镍锌电池的进一步发展与应用。众所周知，镍锌电池的性能很大程度上取决于电极材料的固有性质。因此，设计并制备高性能的电极材料是推动镍锌电池在能量转换和存储领域应用的关键一环。在众多已经报道过的电极材料中，钼酸镍由于镍离子突出的氧化还原活性以及钼离子优异的电子迁移率，在各种电化学储能装置中均有着优秀的表现，被认为是一种高性能的电极材料。但是基于单一钼酸镍电极的比容量尚未达到令人满意的程度，其性能仍然有待进一步提高。最近，研究人员发现通过金属杂原子的掺杂能够提升氧缺陷的浓度，调整禁带宽度，优化电子结构，有效提高电极材料的电导率。此外，氧缺陷能够作为活性位点参与到氧化还原反应中，使得储能器件获得更好的电化学性能。Huang等人(Electrochimica Acta 298(2019)127-133)通过钴的掺入来取代Ni(OH)₂中的部分镍原子，发现其容量得到明显提升，电化学阻抗显著下降，稳定性能更为出色。在3Ag^-1的电流密度下，α-β-Ni_1-XCo_X(OH)₂/CNFs(X＝0.01)的比容量高达217mA h g^-1。此外，在100mV s^-1的扫描速率下循环1200圈后，该电极还能保持初始容量的91％。因此，构建基于钴掺杂的钼酸镍电极材料对提高镍锌电池的性能，特别是能量密度以及循环稳定性，有着重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能镍锌电池正极材料Co_XNi_1-XMoO₄及其制备方法和应用，以克服现有技术中钼酸镍电极能量密度和循环稳定性不佳等缺陷。

本发明提供一种镍锌电池正极材料Co_XNi_1-XMoO₄的制备方法，包括：

将钴盐、镍盐和钼酸盐以摩尔比1:4:5～1:17:20与水混合，搅拌，加入清洗过的泡沫镍，水热反应，冷却，洗涤并干燥，将得到的长有Co-Ni-Mo-O前驱体纳米片阵列的泡沫镍在氮气氛围下煅烧，冷却，得到Co_XNi_1-XMoO₄纳米片阵列，其中钴盐与水的比例为0.01-0.05g：40-60mL，x为0.05-0.20。

所述钴盐为CoCl₂·6H₂O。

所述镍盐为NiCl₂·6H₂O。

所述钼酸盐为NaMoO₄·2H₂O。

所述水热反应温度为90～150℃，水热反应时间为3～12h。

所述煅烧温度为250～450℃，煅烧时间为1～6h。