[發明專利]一種鋅離子電池

無效

• 申請號: 201110264220.1
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102324579A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 康飛宇;徐成俊;李洪飛;李寶華;杜鴻達
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;H01M4/62
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

【技術領域】

本發明涉及電池領域，特別是涉及一種鋅離子電池。

【背景技術】

現有的可充電鋅離子電池是一種新型二次離子電池，其同時具有高能量密度和高功率密度的特點，而且其還具有安全、環保和低成本的特點，未來有望在消費電子、軌道交通、運輸等領域得到廣泛應用。

公告號為CN101540417B的中國專利首次公開了一種以二氧化錳為正極活性材料，以鋅片為負極，以含鋅離子的溶液為電解液的可充電鋅離子電池，在充電時鋅離子脫出二氧化錳經過電解液然后在負極沉積，放電時上述過程剛好相反。

這種鋅離子電池儲存電子的機理如下：

正極：xZn2++2xe-+MnO2⇔ZnxMnO2---(1)]]>

負極：Zn⇔Zn2++2e----(2)]]>

這種可充電鋅離子電池可使用數百次，同時具有高功率密度和高能量密度，而且其庫侖效率接近100％。然而，這種可充電鋅離子電池中，鋅作為水系二次電池的負極，在循環過程中容易形成鋅枝晶和堿性硫酸鋅沉淀(Zn₄SO₄(OH)₆·5H₂O)。非活性的堿性硫酸鋅沉淀會沉積于活性的鋅片上，會降低活性鋅片的活性面積，同時鋅枝晶的形成也會導致不良影響：一是會引起負極體積膨脹，二是堅硬的鋅枝晶會增加電池短路的風險。鋅枝晶和堿性硫酸鋅沉淀的出現會使以鋅為負極的二次電池的容量下降，循環壽命變差。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題是：彌補上述現有技術的不足，提出一種鋅離子電池，可抑制鋅枝晶和堿性硫酸鋅沉淀的形成，從而提高鋅離子電池的循環性能。

本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決：

一種鋅離子電池，由正極、負極、介于正負極之間的隔離膜以及電解質組成，所述正極的活性材料包括可以吸藏和釋放鋅離子的氧化物材料；所述負極包括鋅和多孔炭材料；所述電解質是以鋅的可溶性鹽為溶質、水為溶劑并具有離子導電性的液態或凝膠態材料，pH值介于3～7之間。

優選的技術方案中，

所述多孔炭材料包括活性炭、炭纖維、活性炭纖維、炭納米管、炭氣凝膠中的至少一種。

所述負極包括集流體和覆蓋在集流體上的活性材料，所述活性材料是由鋅粉、多孔炭材料、導電劑和粘結劑制成的材料。

所述負極包括鋅片和覆蓋在鋅片上的膜狀材料，所述膜狀材料是由多孔炭材料、導電劑和粘結劑制成的材料。

所述氧化物材料為二氧化錳或五氧化二釩。

所述鋅的可溶性鹽為硝酸鋅、硫酸鋅或氯化鋅。

本發明與現有技術對比的有益效果是：