本發(fā)明專利技術(shù)涉及尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料的制備方法，步驟包括：1、制作誘導(dǎo)劑溶液，銀粉放入其中；攪拌、過(guò)濾、洗滌、干燥，得到附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉；2：將1中制備的干燥銀粉壓成銀片與兩側(cè)銹鋼片一并置入堿溶液中，采用1～16mA/cm2的電流密度對(duì)銀片進(jìn)電化學(xué)氧化，洗滌、干燥，取出后即為尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)誘導(dǎo)劑包覆銀粉，壓片后在堿溶液中通過(guò)控制電流密度進(jìn)行電化學(xué)氧化，得到尖刺狀過(guò)氧化銀材料；由于該材料的尖刺朝向一致、形貌規(guī)則，材料放電時(shí)大幅提高了法拉第反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)離子遷移速度，有效提高了過(guò)氧化銀電性能，制備的銀系列電池電化學(xué)利用率、質(zhì)量比能量、工作時(shí)間、平均電壓均得到大幅提升。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料的制備方法
本專利技術(shù)屬于銀系列電池用正極材料
，特別是涉及一種尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料的制備方法。鋅銀電池、鋁銀電池和鋰銀電池作為化學(xué)電源中的銀系列電池，因其具有較高的比能量、卓越的大倍率放電性能、優(yōu)異的安全性等，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。在銀系列電池中，作為正極材料的過(guò)氧化銀(AgO)，決定了電池的電壓、放電時(shí)間、放電倍率、電化學(xué)利用率等電化學(xué)性能，也是目前制約銀系列電池性能的關(guān)鍵瓶頸之一。過(guò)氧化銀的形貌、粒徑直接影響其放電時(shí)法拉第反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)離子遷移速度，而法拉第反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)離子遷移速度是影響電池電性能的決定性因素。目前銀系列電池中使用的過(guò)氧化銀材料的形貌主要是無(wú)規(guī)則的小晶粒，這種無(wú)規(guī)則的小晶粒密堆積在一起，小晶粒的晶面取向雜亂無(wú)章，不利于放電時(shí)法拉第反應(yīng)和反應(yīng)離子遷移。根據(jù)Bulter-Volmer電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)公式可知，過(guò)氧化銀的小晶粒越雜亂無(wú)章，其反應(yīng)速率常數(shù)k0值越小，法拉第反應(yīng)速度越慢，過(guò)氧化銀的電性能越差。又根據(jù)JohnNewman的多孔電極模型公式可知，無(wú)規(guī)則的小晶粒密堆積會(huì)降低多孔電極的孔率ξ，進(jìn)而增大反應(yīng)離子的遷移難度。國(guó)內(nèi)外在過(guò)氧化銀材料的制備上主要偏向多孔過(guò)氧化銀正極材料(美國(guó)專利號(hào)：4913781)和在過(guò)氧化銀外包覆氧化銀(Ag2O)層和鉍酸銀(AgBiO3/AgBiO2)層(美國(guó)專利號(hào)：5389469,5589109,6001508)。其中多孔過(guò)氧化銀電極材料僅在提高反應(yīng)離子遷移速度上有一定作用，而對(duì)過(guò)氧化銀放電時(shí)法拉第反應(yīng)則無(wú)幫助；在過(guò)氧化銀外包覆氧化銀(Ag2O)和鉍酸銀(AgBiO3/AgBiO2)層，只能夠讓放電時(shí)的電壓更加平穩(wěn)，對(duì)過(guò)氧化銀放放電時(shí)法拉第反應(yīng)和反應(yīng)離子遷移則無(wú)任何幫助。上述兩種手段對(duì)改進(jìn)過(guò)氧化銀正極材料的性能有一定作用，但都沒(méi)從根本上提高過(guò)氧化銀的電性能，最終難以制成優(yōu)異的放電倍率、較低的電極極化和特別高的電化學(xué)利用率，并且質(zhì)量比能量、工作時(shí)間、平均電壓均得到大幅提升的銀系列電池。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種提高過(guò)氧化銀放電時(shí)法拉第反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)離子遷移速度，有效提高過(guò)氧化銀電性能的尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料的制備方法。本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是：尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料的制備方法，其特點(diǎn)是：包括以下步驟：步驟1、取1重量份的誘導(dǎo)劑溶解在15-25重量份蒸餾水中，然后加入0.2～3重量份的酸，邊加邊攪拌，直至攪拌均勻作為溶液A；再將1重量份的鹽溶解在15-25重量份蒸餾水中，待完全溶解后加入0.1～3重量份的酸攪拌均勻作為溶液B；把溶液A緩緩注入溶液B中，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值在3～13，形成誘導(dǎo)劑溶液；取1重量份的銀粉加入5重量份配置好的誘導(dǎo)劑溶液中，持續(xù)攪拌5分鐘～1小時(shí)后，過(guò)濾出附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉，用去離子水將附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉洗滌干凈，真空干燥24小時(shí)，得到附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉；所述誘導(dǎo)劑為氯化鈷、硫酸鈷、硫酸鎳之一種；所述溶液A和溶液B中的酸均為乳酸、丙二酸、檸檬酸、醋酸、硼酸、酒石酸之一種；所述鹽為次磷酸鈉、硫酸銨之一種以上；步驟2：將步驟1制備的附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉壓制成銀片，根據(jù)銀片的尺寸，選擇尺寸略大于銀片的不銹鋼片夾在銀片的兩側(cè)，銀片和不銹鋼片一并置入堿溶液中，將銀片和直流電源的正極連接，兩側(cè)的不銹鋼片和直流電源的負(fù)極連接，將采用1mA/cm2～16mA/cm2的電流密度對(duì)銀片進(jìn)行20小時(shí)～32小時(shí)的電化學(xué)氧化，取出后用蒸餾水洗滌至中性，50℃～70℃真空干燥12小時(shí)～24小時(shí)，取出后即為尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料。本專利技術(shù)還可以采用如下技術(shù)方案：所述堿溶液為1.25g/cm3～1.35g/cm3氫氧化鉀溶液。本專利技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本專利技術(shù)通過(guò)誘導(dǎo)劑包覆銀粉，壓片后在堿溶液中通過(guò)控制電流密度進(jìn)行電化學(xué)氧化，得多晶態(tài)、95％以上粒子為長(zhǎng)度1微米～100微米、寬度100納米～20微米，并且朝向一致的尖刺狀過(guò)氧化銀材料；由于該材料的尖刺朝向一致、形貌規(guī)則，材料放電時(shí)大幅提高了法拉第反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)離子遷移速度，相比于無(wú)規(guī)則的小晶粒過(guò)氧化銀材料，其法拉第反應(yīng)速率與反應(yīng)離子遷移速度可提高15％以上，有效提高了過(guò)氧化銀電性能；采用本專利技術(shù)制備的過(guò)氧化銀作為銀系列電池的正極材料，電池具有優(yōu)異的放電倍率和較低的電極極化，并且電化學(xué)利用率、質(zhì)量比能量、工作時(shí)間、平均電壓均得到大幅提升。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)制備的尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料掃描電鏡照片；圖2是本專利技術(shù)制備的尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料X—射線衍射圖；圖3是本專利技術(shù)制備的尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料電性能曲線圖。具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步了解本專利技術(shù)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：實(shí)施例1：⑴取1重量份的氯化鈷作為誘導(dǎo)劑溶解在20重量份蒸餾水中，然后加入2重量份的檸檬酸，邊加邊攪拌，直至攪拌均勻作為溶液A；再將2重量份的次磷酸鈉溶解在20重量份蒸餾水中，待完全溶解后加入1重量份的硼酸攪拌均勻作為溶液B；把溶液A緩緩注入溶液B中，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值在7左右，形成誘導(dǎo)劑溶液；取1重量份的銀粉加入5重量份的誘導(dǎo)劑溶液中，持續(xù)攪拌10分鐘后，過(guò)濾出附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉，用去離子水將附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉洗滌3次以上，在干燥箱中50℃真空干燥24小時(shí)，取出后形成附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉；⑵將⑴中制備的附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉壓制成銀片，根據(jù)銀片的尺寸，選擇尺寸略大于銀片的不銹鋼片夾在銀片的兩側(cè)，銀片和不銹鋼片一并置入1.30g/cm3氫氧化鉀堿溶液中，將銀片和直流電源的正極連接，兩側(cè)的不銹鋼片和直流電源的負(fù)極連接，采用3mA/cm2的電流密度對(duì)銀片進(jìn)行24小時(shí)電化學(xué)氧化，取出后用蒸餾水洗滌至pH＝7～8，在干燥箱中65℃真空干燥24小時(shí)，取出后即為尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料。實(shí)施例2：⑴取1重量份的硫酸鈷作為誘導(dǎo)劑溶解在20重量份蒸餾水中，然后加入2.5重量份的檸檬酸，邊加邊攪拌，直至攪拌均勻作為溶液A；再將1重量份的次磷酸鈉和2重量份的氯化銨溶解在20重量份蒸餾水中，待完全溶解后加入0.15重量份的丙二酸攪拌均勻作為溶液B；把溶液A緩緩注入溶液B中，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值在9.5左右，形成誘導(dǎo)劑溶液；取1重量份的銀粉加入5重量份的誘導(dǎo)劑溶液中，持續(xù)攪拌30分鐘后，過(guò)濾出附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉，用去離子水將附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉洗滌3次以上，在干燥箱中50℃真空干燥24小時(shí)，取出后形成附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉；⑵將⑴中制備的附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉壓制成銀片，根據(jù)銀片的尺寸，選擇尺寸略大于銀片的不銹鋼片夾在銀片的兩側(cè)，銀片和不銹鋼片一并置入1.30g/cm3氫氧化鉀堿溶液中，將銀片和直流電源的正極連接，兩側(cè)的不銹鋼片和直流電源的負(fù)極連接，采用3mA/cm2的電流密度對(duì)銀片進(jìn)行24小時(shí)電化學(xué)氧化，取出后用蒸餾水洗滌至中性pH＝7～8，在干燥箱中65℃真空干燥24小時(shí)，取出后即為尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料。實(shí)施例3：⑴取1重量份的硫酸鎳作為誘導(dǎo)劑溶解在20重量份蒸餾水中，然后加入0.5重量份的乳酸，邊加邊攪拌，直至攪拌均勻作為溶液A；再將3重量份的次磷酸鈉溶解在20重量份蒸餾水中，待完全溶解后加入0.本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1、取1重量份的誘導(dǎo)劑溶解在15?25重量份蒸餾水中，然后加入0.2～3重量份的酸，邊加邊攪拌，直至攪拌均勻作為溶液A；再將1重量份的鹽溶解在15?25重量份蒸餾水中，待完全溶解后加入0.1～3重量份的酸攪拌均勻作為溶液B；把溶液A緩緩注入溶液B中，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH值在3～13，形成誘導(dǎo)劑溶液；取1重量份的銀粉加入5重量份配置好的誘導(dǎo)劑溶液中，持續(xù)攪拌5分鐘～1小時(shí)后，過(guò)濾出附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉，用去離子水將附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉洗滌干凈，真空干燥24小時(shí)，得到附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉；步驟2：將步驟1制備的附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉壓制成銀片，根據(jù)銀片的尺寸，選擇尺寸略大于銀片的不銹鋼片夾在銀片的兩側(cè)，銀片和不銹鋼片一并置入堿溶液中，將銀片和直流電源的正極連接，兩側(cè)的不銹鋼片和直流電源的負(fù)極連接，將采用1mA/cm2～16mA/cm2的電流密度對(duì)銀片進(jìn)行20小時(shí)～32小時(shí)的電化學(xué)氧化，取出后用蒸餾水洗滌至中性，50℃～70℃真空干燥12小時(shí)～24小時(shí)，取出后即為尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料。
【技術(shù)特征摘要】
1.尖刺狀過(guò)氧化銀正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1、取1重量份的誘導(dǎo)劑溶解在15-25重量份蒸餾水中，然后加入0.2～3重量份的酸，邊加邊攪拌，直至攪拌均勻作為溶液A；再將1重量份的鹽溶解在15-25重量份蒸餾水中，待完全溶解后加入0.1～3重量份的酸攪拌均勻作為溶液B；把溶液A緩緩注入溶液B中，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值在3～13，形成誘導(dǎo)劑溶液；取1重量份的銀粉加入5重量份配置好的誘導(dǎo)劑溶液中，持續(xù)攪拌5分鐘～1小時(shí)后，過(guò)濾出附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉，用去離子水將附著有誘導(dǎo)劑的含水銀粉洗滌干凈，真空干燥24小時(shí)，得到附著有誘導(dǎo)劑的干燥銀粉；所述誘導(dǎo)劑為氯化鈷、硫酸鈷、硫酸鎳之一種；所述溶液A和溶液B...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉瑛，林沛，王宇軒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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