[發明專利]一種含有鋅緩蝕劑曲拉通X-100的鋅電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202210423412.0
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114759169A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 馬永泉
• 申請（專利權）人: 山東合泰新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/24
• 分類號: H01M4/24;H01M4/28;H01M4/62;H01M10/30
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 李迎春

本發明提供了一種含有鋅緩蝕劑曲拉通X?100的鋅電極，以質量配比計，包括以下原料：曲拉通X?100：0.001％?1％；氧化鉍：0.001％?5％；氫氧化鈣：0.001％?25％；導電材料：0.1％?30％；聚四氟乙烯：0.5％?5％；增稠劑：0.1％?3％；余量為氧化鋅及其他不可避免的雜質；所述的膨脹劑為木質素和木質素磺酸鹽中的一種或多種。本發明還提供了上述含有鋅緩蝕劑曲拉通X?100的鋅電極的制備方法，通過本發明制備獲得的鋅電極壽命較長，且解決了鋅電極在堿性電解液中的腐蝕自放電問題，具有較高的商業價值與推廣價值。

技術領域

本發明涉及電池電極制備技術領域，具體而言，涉及一種含有鋅緩蝕劑曲拉通X-100的鋅電極及其制備方法。

背景技術

化學電源是儲能裝置載體之一，它可以將化學能直接轉化為電能。與其它的能源相比，化學電源具有轉化效率高，噪聲污染低，可以任意組合便于攜帶等特點。移動電話、筆記本電腦等便攜式電子產品的發展日新月異，以電池作為動力源的電動汽車，目前成為能源研究領域的熱點。同時對于一些特殊的領域如航空航天、通訊衛星以及軍事裝備等的發展，對高效安全、綠色環保的化學電源需求愈為迫切。因此，新型綠色高性能電池的實用規模化應用將成為社會的一大主題。

鋅鎳電池具有比功率高(可超過200W/kg)、比能量高(55-85Wh/kg)、工作溫度范圍廣(-20℃-60℃)以及路端電壓高(達1.75V)和可大電流充放電等優點，并且原材料來源豐富，成本較低，因此其作為動力電源具有很大的潛力。也正是這些優勢使得其成為了新一代綠色高性能二次動力電池的有力競爭者。

鋅在堿性溶液中具有很強的電化學活性，極其容易在強堿性溶液中腐蝕，同時由于兩性的金屬鋅的熱力學性質不穩定，且放電產物鋅酸鹽在強堿性的電解液中具有很高的溶解度，因此電極往往容易出現極片變形、鋅電極的自腐蝕、枝晶的生長和鈍化等現象，從而導致電極逐漸失效。我公司通過引進法國的專利技術，通過引入導電陶瓷，解決了困擾行業多年的鋅枝晶問題，電池壽命可以達到千次以上。但電極的自腐蝕問題導致電池的自放電較大，而且正負極的自放電程度不同，再充電時就會導致失水，電解液的減少會導致電池的實際使用壽命減少，因此這一問題必須得到有效解決。

HgO，PbO是很好的抑制鋅電極腐蝕的無機金屬氧化物緩釋添加劑，由于其具有劇毒性目前基本上已經禁止往電極材料中作為緩蝕劑添加使用。其替代物質如Cd，Bi，In，Tl，Sn等金屬的氧化物及其氫氧化物在目前的無機金屬氧化物緩蝕劑材料領域研究報道最多[53,55].其中銦In和鉈T1具有非常好的顯著緩蝕效果，可以極大程度地提高鋅電極的電流密度均勻分布。這幾種具有顯著效果的無機金屬氧化物緩蝕劑在鋅電極中的緩釋作用機理是因為其具有較高的平衡電位，因而在電極充電的過程中可以優先地被還原沉積附著在負極集流體上，然而在放電的過程中又不會參與電極氧化反應，從而能夠一次性沉積為金屬態單質，這些金屬都具有較高的析氫過電位，能提高鋅電極在陰極還原沉積過程中水電解的析氫反應，從而就可以非常有效地抑制析氫反應的共軛反應，即能夠有效地抑制鋅電極在堿性電解液中的腐蝕自放電問題。

也有報道添加含F的表面活性劑，具有良好的緩蝕效果，但多用于一次性電池；還有報道稀土元素的氧化物及其鹽有緩蝕效果，但未見真正應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種含有鋅緩蝕劑曲拉通X-100的鋅電極，以解決目前常規鎳鋅電池的鋅電極容易出現極片變形、自腐蝕、枝晶的生長和鈍化從而導致電極逐漸失效的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種含有鋅緩蝕劑曲拉通X-100的鋅電極，以質量配比計，包括以下原料：

曲拉通X-100：0.001％-1％；

氧化鉍：0.001％-5％；

氫氧化鈣：0.001％-25％；

導電材料：0.1％％-30％；

聚四氟乙烯：0.5％-5％；