[发明专利]一种碱性二次电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种碱性二次电池及其制备方法，属于碱性二次电池技术领域。该碱性二次电池，包括隔膜、碱性水溶液电解质、正极和负极，所述正极的活性物为Co‑Ni‑B化合物，所述负极的活性物为硼化物。本发明还包括上述碱性二次电池的制备方法，包括：按照正极、隔膜、负极顺序组装，并添加碱性水溶液电解质得到所述碱性二次电池；其中，所述负极中的硼化物由以下步骤制得：将硼氢化物溶于pH值为10‑14的碱性水溶液中，之后滴加至金属盐溶液中得到所述硼化物。该碱性二次电池电池在低温下依然具有突出的电化学性能。

技术领域

本发明涉及碱性二次电池技术领域，具体涉及一种碱性二次电池及其制备方法。

背景技术

可再生能源由于其环境友好性，将在未来的能源多样化中发挥积极作用。电化学储能装置是解决风电、太阳能、水电等清洁能源存储和利用问题的关键。可充电电池技术是电化学储能系统的重要组成部分。锂离子电池(LIBS)、铅酸电池(VRLA)、钠硫电池(Na-S)、氧化还原流电池(VRFBs)和镍氢电池(Ni-MH)被广泛应用于便携式设备、电动汽车和电网储能，但由于现有电池材料的限制，其关键指标参数仍不能满足实际应用。尤其在成本，能量密度、安全性等方面还有待进一步提高。此外，在特定领域和环境的应用也对电池的环境适应性提出了各种附加要求，能在低温下工作就是其中重要要求之一。上述大多数电池体系在寒冷气候和高海拔地区输出性能急剧下降甚至不能工作。为了克服这些挑战，除了解决电池本身的缺陷，研究人员还在努力探索新的电化学能量存储与转换系统。

但现有的二次电池在低温环境下放电比容量容易发生明显的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种碱性二次电池及其制备方法，解决现有技术中低温环境下二次电池的放电比容量容易下降的技术问题。

我们发现与有机电解质相比，离子水溶液作为电解液具有高离子电导率和高安全性等优点，极具吸引力。但是水溶液较窄的电化学窗口限制了水溶液电池的能量密度，为了克服这一缺陷，水溶液电池更需要使用高比容量的活性电极材料。此外，借助高浓度的离子来降低水含量比例能阻碍氢键的形成，也有利于超低温下离子电导率的保持，这使得高浓度电解质的水溶液电池具有比其他电池体系更好抗冻性。

另外，过渡金属硼化物(TMBs)具有优良的电导率。与纯金属相比，带电负性的硼的掺入会使电极电位发生负偏移。因此，硼化物中的金属在碱性水溶液中并不会或者极少发生钝化。在以往的研究中，过渡金属硼化物(TMBs)在电催化和储能领域被频繁提及，其中过渡金属硼化物在作为电池电极材料时能够表现出高比容量和优异的倍率性能。因此，使用过渡金属硼化物为电极活性材料的电池会获得更高的能量密度和功率密度。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种碱性二次电池及其制备方法。

本发明提出一种碱性二次电池，包括隔膜、碱性水溶液电解质、正极和负极，所述正极的活性物为Co-Ni-B化合物，所述负极的活性物为硼化物。

进一步地，所述硼化物为硼化钴。

进一步地，所述硼化钴与所述Co-Ni-B化合物的质量比为(2～3):1。

进一步地，所述负极由硼化钴、导电剂与粘结剂混合，之后加入溶剂研磨至糊状，之后压成薄膜并压至集流体上制得；所述正极由所述Co-Ni-B化合物、导电剂与粘结剂混合，之后加入溶剂研磨至糊状，之后压成薄膜并压至集流体上制得。

进一步地，所述导电剂的总用量为所述硼化物与所述Co-Ni-B化合物总质量的20％以下。

进一步地，所述粘结剂的总用量为所述硼化物与所述Co-Ni-B化合物总质量的20％以下。

本发明还提出一种上述碱性二次电池的制备方法，包括以下步骤：

按照正极、隔膜、负极顺序组装，并添加碱性水溶液电解质得到所述碱性二次电池；