[發明專利]一種電池負極及其制備方法、鋅鎳電池

有效

• 申請號: 201710333961.8
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN106935865B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 周文;尹顥博;秦立新
• 申請（專利權）人: 中塑新材料技術（吉林）有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/04;H01M10/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種電池負極，包括金屬網載體；附著在所述金屬網載體的兩側負極漿料層；附著在所述負極漿料層上的導電網層，且與所述金屬網載體相接觸。與現有技術相比，本發明在負極漿料層上附著有導電網層，且其與金屬網載體相接觸，使整個電極形成良好的導電網絡，不僅使電池負極表面平整，同時還可有效制約電極變形，使電池負極物質分布更為均勻，提高了物質的利用率，減少了負極的附料量，進而大幅提高電池的循環壽命。

技術領域

本發明屬于電池領域，尤其涉及一種電池負極及其制備方法、鋅鎳電池。

背景技術

目前，由于日益嚴峻的環保形勢迫使各國政府出臺日益嚴格的環保法規，而國際化石原料隨著貯量的進一步減少價格日益高漲，中國是石油全進口國且生產生活消耗巨大，環境污染更一步加劇，因此急需一種環保、價格適中、安全對環境友好的新型能源取代化成能源。目前電子產品、交通工具、能量儲存系統、數據中心的不間斷電源等等，隨著混合電動汽車，可插式混合動車汽車，以及純電動汽車的繁榮發展，市場近切需要一種可滿足未來對于耐低溫性、高功率、高儲能、高可靠性和安全性、更環保的電池產品。而過去最主要的電池技術，鉛酸電池和鎳鎘電池(Ni-Cd)，無法跟上市場發展的需求，同時它們也不具備環保的要求，鋰電子電池雖然在便攜式電子設備中獲得成功，但是由于功率不足、價格昂貴、安全隱患、耐低溫性差問題，無法滿足大型系統的要求。而新興的鋅鎳電池技術由于鋅鎳電池是一種功率高、能量足(高達鉛酸電池的4倍)、無環境污染(不含鉛、不含鎘、不含汞)、高可靠性和安全性好(不易燃)、成本低廉、使用壽命長的可充電電池，因此可以滿足以上所有要求。

二十世紀六十年代，人們做了相當多的努力研發鋅鎳電池永久取代軍事上的銀鋅電池。七十年代由于能源危機和日益增長的石油價格，電動交通工具的優勢日益增長，為此人們又花費了許多努力研究它。但是：(1)由于鋅在堿性電解液中易溶解、其壽命有限；(2)在鋅電極充電過程中易產生樹狀枝晶導致短路；(3)循環過程中鋅極變形；(4)鋅極循環過程鈍化。由于以上原因，鋅鎳電池多年被阻礙發展。

鋅鎳電池中，鋅電極局部反應滯后及電流不均衡是負極變形以及枝晶生長的關鍵之一。現有的鋅鎳電池設計中基于通過一個或多個極耳由集流基體引伸與蓋帽和鋼殼焊接的方式。這樣做帶來的問題是電流分布不均勻，在極耳位部位電流與熱量集中，遠離極耳位地方電流密度較小，因此在電池充放電(循環)過程中相對于電流與熱集中的部位，鋅極優先發生陰極還原反應時優先在電極突出電極平面的高點沉淀從而容易引起極片枝晶生產，久而久之該處Zn會逐漸積累增高最終形成尖銳枝晶刺穿隔膜而使電池造成短路，降低電池的循環壽命。

不僅如此，通過長期調查分析還發現電極的發生反應先后順序是受電池內部溫度分布高低和電液分布多少所決定，其中的重要依據是循環后的負極兩面、前后物質的分布。鋅電極在循環之前其物質分布和極片厚度是非常均勻，循環數百次之后物質分布發生了變化，而且這一變化具有一致性。為便于理解暫且將卷繞時面向電池中心的一面稱為A面，靠容器內壁稱為B面，靠近電池中心負極端稱為C點，靠近鋅電極尾端稱為D點。循環后的物質A面大于B面，C點至D點的物質呈逐漸減少趨勢。這與之前強調的鋅電極反應順序保持一致。這一現象直接導致結果是鋅電極物質集結于A面及D點物質致密而變厚減少反應面積容量衰減過快。進一步分析還發現，目前的鋅電極的工藝上的缺陷制約了電池的使用壽命，其鋅電極表面如圖1所示，以銅網作骨架的鋅電極，表面起伏不平，很明顯網孔交錯位是極片平面高點，而網孔為低點，高點即為枝晶的培植點，從而導致電極物質利用率較差，壽命也比較短。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種電池負極及其制備方法、鋅鎳電池，該電池負極的物質利用率較高。

本發明提供了一種電池負極，包括：

金屬網載體；

分別附著在所述金屬網載體兩側的負極漿料層；

設置在所述負極漿料層上的導電網層，嵌入負極漿料層且與所述金屬網載體相接觸。