[發明專利]一種鋅負極電池用隔膜改性方法

在審

• 申請號: 201810402045.X
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108550767A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 劉小琴
• 申請（專利權）人: 丹陽克帕斯特能源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 錢超

本申請公開在較寬溫度范圍內抑制鋅負極電池中的鋅枝晶的方法，具體涉及一種鋅負極電池用隔膜改性方法，將具有親水基團的高分子化合物均勻分散于隔膜中以降低電解液跟鋅負極之間的接觸角，使得鋅負極表面的電勢分布更加一致，從而使鋅離子的沉積更加均勻；與現有抑制鋅枝晶的方法相比，該方法不僅抑制鋅枝晶的效果更為明顯，而且也更利于實際操作，成本也更低廉。

技術領域

本申請涉及化學電源技術領域，尤其涉及一種鋅負極電池用隔膜改性方法。

背景技術

鋅負極電池是一類以金屬鋅作為電池負極的電池，由于金屬鋅具有資源豐富、價格低廉、綠色環保、理論比容量高(近820mAh/g)等優點，而成為目前電化學儲能領域的研究重點。但是，鋅負極電池也存在較大的問題，尤其是鋅枝晶問題，鋅枝晶會導致電池提前失效，更嚴重的還會引起電池爆炸，因而，如何解決鋅枝晶問題一直是研究鋅負極電池的核心問題。目前鋅負極電池中常使用防枝晶隔膜或在鋅粉里添加重金屬及其氧化物來抑制鋅枝晶的生長。目前鎳鋅電池中就使用了防枝晶隔膜來抑制鋅枝晶的生長，但這種防枝晶隔膜不僅價格較貴，而且由于這種防枝晶隔膜的孔徑和孔隙率很小，對電解液中的離子傳輸造成了一定的障礙，增加了電池的內部阻抗。目前另一種常用的方法是在鋅粉里添加重金屬或重金屬氧化物，這一類添加劑對抑制鋅枝晶只能起到稍微改善的作用，無法避免鋅枝晶的生長，另外，這一類添加劑一般都是有毒的重金屬氧化物，比如汞、氧化鉛、氧化鎘等。

發明內容

解決的技術問題：本申請提供一種鋅負極電池用隔膜改性方法，可以在較寬溫度范圍內抑制鋅枝晶，解決現有鋅負極電池用隔膜有毒、對環境不友好，價格高昂，孔徑孔隙小和電池內部阻抗高等技術問題。

本申請采用以下技術方案：

一種鋅負極電池用隔膜改性方法，所述鋅負極電池用隔膜改性方法步驟為：

第一步：將具有親水基團的高分子化合物分散于溶劑中，所述溶劑為水或有機溶劑，得到具有親水基團的高分子化合物與溶劑的混合物；

第二步：將具有親水基團的高分子化合物與溶劑的混合物均勻分散于隔膜中；

第三步：除去或不除去溶劑后得到改性的鋅負極電池的隔膜。

作為本發明的一種優選技術方案：所述具有親水基團的高分子化合物采用一類具有增稠功能、粘結功能或保水功能的高分子化合物，如纖維素類水溶性聚合物、藻酸鹽類水溶性聚合物、合成的水溶性聚合物、無機水溶性高分子化合物和動物、植物、微生物組織中提取的水溶性聚合物中的至少一種。

作為本發明的一種優選技術方案：所述溶劑與具有親水基團的高分子化合物溶質質量份數配比為100:0.01~50，優選的溶劑質量份數:具有親水基團的高分子化合物質量份數=100:0.1~5。

作為本發明的一種優選技術方案：所述隔膜為聚丙烯類隔離膜、聚乙烯類隔離膜、聚乙烯聚丙烯復合隔膜、玻璃纖維類隔離膜、纖維素類隔離膜或陶瓷類隔離膜，所述隔膜厚度為0.01-10mm，優選0.1-1mm。

作為本發明的一種優選技術方案：所述鋅負極電池是指一類以金屬鋅作為負極活性物質的電池如：鋅/錳電池、鋅/空氣電池、鋅/銀電池、鋅/鹵素電池、鋅離子電池、鎳/鋅電池、鋅/聚合物電池、鋅/鋰混合離子電池、鋅/鈉混合離子電池或鋅/鉀混合離子電池。

作為本發明的一種優選技術方案：所述隔膜中具有親水基團的高分子化合物的添加量為0.01-500mg/cm²，優選0.1-50mg/cm²。

作為本發明的一種優選技術方案：所述合成的水溶性聚合物如：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚環氧乙烷、聚乙烯醇、聚馬來酸酐、聚季胺鹽和聚乙二醇中的至少一種。