[發明專利]一種鋅基電池負極及其制備和應用

在審

• 申請號: 201811423933.6
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN111224115A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李先鋒;尹彥斌;張華民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種鋅基電池負極，其特征在于：通過磁控濺射的方法將金屬、金屬合金、金屬氧化物中的一種或二種以上靶材沉積到電極基底上，獲得鋅基液流電池負極；

所述的金屬為鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、鉛、鉍、銀中的一種或二種以上；

金屬合金為鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、錫、鉛、鉍、銀中的二種或三種以上金屬合金；

采用如下步驟制備獲得：

（1）將待鍍電極基底依次分別用乙醇、丙酮、水清洗后，至于真空烘箱30~100℃，烘干2~12小時；

（2）將步驟（1）制備的電極基體至于預先配備靶材的磁控濺射設備的樣品臺上，利用機械泵、分子泵將濺射主腔體抽至1×10^-4~5×10^-2 Pa；關閉樣品擋板，濺射氣體流量控制在5~150 sccm、功率為5~30 W/cm²、壓氣維持在0.1~15Pa，預濺射2~30分鐘，待輝光及電源示數穩定后，打開樣品擋板，開始向電極基底濺射，功率控制在10~100 W/cm²，濺射氣體流量控制在20~150 sccm、壓氣維持在0.1~15Pa；濺射完畢后，將樣品取出即可使用。

2.按照權利要求1所述鋅基電池負極，其特征在于：所述的電極基底包括銅箔、鋁箔、鎳箔、鈦箔、鐵箔、鋅箔、銀箔、金銀合金箔、泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鈦、多孔金箔、碳紙、碳布、碳纖維、碳氈、石墨電極、玻碳電極中的一種或二種以上。

3.按照權利要求1所述鋅基電池負極，其特征在于：所述沉積氣氛為氬氣、氮氣、氧氣、氫氣中的一種或兩種以上。

4.一種權利要求1-3任一所述鋅基電池負極的制備方法，其特征在于：采用如下步驟制備獲得：

（1）將待鍍電極基底依次分別用乙醇、丙酮、水清洗后，至于真空烘箱30~100℃，烘干2~12小時；

（2）將步驟（1）制備的電極基體至于預先配備靶材的磁控濺射設備的樣品臺上，利用機械泵、分子泵將濺射主腔體抽至1×10^-4~5×10^-2 Pa；關閉樣品擋板，濺射氣體流量控制在5~150 sccm、功率為5~30 W/cm²、壓氣維持在0.1~15Pa，預濺射2~30分鐘，待輝光及電源示數穩定后，打開樣品擋板，開始向電極基底濺射，功率控制在10~100 W/cm²，濺射氣體流量控制在20~150 sccm、壓氣維持在0.1~15Pa；濺射完畢后，將樣品取出即可使用。

5.按照權利要求4所述的制備方法，其特征在于：沉積層厚度為10 nm~5 μm。

6.一種權利要求1-5任一所述鋅基電池負極在鋅基電池中的應用。

7.按照權利要求6所述的應用，其特征在于：所述鋅基電池包括水系和/或有機系鋅離子電池、鋅-鈰電池、鋅-氯電池、鋅-碘電池、鋅-溴電池、鋅-釩電池、鋅-鐵電池、鋅-鎳電池、或鋅-空氣電池。

8.按照權利要求6或7所述的應用，其特征在于：

所述鋅基電池負極為具有鋅電化學結晶調控功能電極，其可有效地防止鋅電極形狀的嚴重變化，抑制枝晶的生長，使金屬鋅更加致密且均勻的沉積。