[發(fā)明專利]一種保護鋅離子電池電極的方法

有效

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• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111934033B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃鵬;巫海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇師范大學(xué)
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/36;H01M10/38
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發(fā)明公開了一種保護鋅離子電池電極的方法，所述鋅離子電池包括正極、負極、介于正負極之間的隔膜和電解液，在所述電解液中添加多金屬氧酸鹽；本發(fā)明首次在電解液中引入多金屬氧酸鹽，通過在循環(huán)過程中抑制鋅枝晶的生長從而保護鋅離子電池電極，顯著提升鋅離子電池的循環(huán)壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋅離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種保護鋅離子電池電極的方法。

背景技術(shù)

能源危機和環(huán)境惡化促使人們越來越開始注重可持續(xù)發(fā)展與高清潔能源的使用，并對綠色可再生能源和高效儲能系統(tǒng)進行了深入研究。其中，可充電電池是最具有吸引力的能量儲能和轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以反復(fù)充電和放電的鋰離子電池作為一種高效清潔能源有著良好的可持續(xù)性，這也是目前鋰離子電池行業(yè)火熱發(fā)展的原因。但是，傳統(tǒng)鋰離子電池在安全性方面有很大的欠缺，不穩(wěn)定的鋰離子和有機電解液容易使電池起火甚至爆炸。為了解決這一問題，研究人員找到了替代鋰離子電池的方案，即鋅離子電池。鋅離子電池采用水系電解液，安全環(huán)保。而且，鋅的儲量十分豐富，有利于進一步降低電池的成本。另外，鋅離子電池具有較高的理論比容量(829mAh/g)和高功率密度，這意味著鋅離子電池的應(yīng)用潛力十分巨大。

然而，鋅離子電池的循環(huán)壽命一直是困擾研究人員的難題。鋅離子電池在充放電過程中會在電極表面生成大量的鋅枝晶，這些鋅枝晶是造成鋅離子電池低循環(huán)壽命的根本原因，甚至有可能造成短路徹底損壞電池。這一點極大地限制了鋅離子電池地發(fā)展和應(yīng)用。因此，尋找一種能夠抑制鋅枝晶生長保護鋅電極的方法是迫在眉睫的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種保護鋅離子電池電極的方法，能夠抑制鋅枝晶生長。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種保護鋅離子電池電極的方法，所述鋅離子電池包括正極、負極、介于所述正極和負極之間的隔膜和電解液，在所述電解液中添加多金屬氧酸鹽。

優(yōu)選的，所述多金屬氧酸鹽在電解液中的濃度在0.1-2mol/L。

優(yōu)選的，所述多金屬氧酸鹽選自多金屬鉬酸鹽、多金屬鎢酸鹽、多金屬釩酸鹽、多金屬鈮酸鹽、多金屬鉭酸鹽、多金屬鈦酸鹽中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述正極包括正極集流體和涂覆在正極集流體表面的正極漿料，正極漿料包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述正極活性材料選自錳基材料、釩基材料、普魯士藍類化合物中的任意一種。

優(yōu)選的，所述負極包括鋅片、鋅粉、電鍍鋅、泡沫鋅、鋅合金材料中的任意一種。

優(yōu)選的，所述電解液還包括可溶性鋅鹽，所述可溶性鋅鹽在電解液中的濃度在1-3mol/L。

優(yōu)選的，所述可溶性鋅鹽選自硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、乙酸鋅、氟化鋅、六氟酸鋅、三氟甲烷磺酸鋅中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述膈膜為玻璃纖維膈膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1.本發(fā)明首次在電解液中引入多金屬氧酸鹽，通過在循環(huán)過程中抑制鋅枝晶的生長從而保護鋅離子電池電極，顯著提升鋅離子電池的循環(huán)壽命。

2.本發(fā)明的電解液制備配方簡單，制備工藝操作簡單，利用本發(fā)明的電解液制得的鋅離子電池，經(jīng)過電化學(xué)測試，其電池的電循環(huán)壽命，循環(huán)穩(wěn)定性均得到有效提高。

附圖說明

圖1是實施例1鋅對稱電池在普通電解液中循環(huán)10周后的電極表面。

圖2是實施例1鋅對稱電池在添加了多金屬氧酸鹽電解液中循環(huán)10周后的電極表面。

圖3是實施例1分別用普通電解液和添加了多酸的電解液組裝的全電池在5000mA/g的電流密度下循環(huán)情況。

圖4是實施例2用改性后的電解液組裝鋅對稱電池的時間-電壓曲線。