[發明專利]一種負極極片及其制備方法、電池和用電裝置

在審

• 申請號: 202310291278.8
• 申請日: 2023-03-23
• 公開（公告）號: CN116072804A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 袁野
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/62;H01M10/36
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 華亦斐

本申請公開一種負極極片及其制備方法、電池和用電裝置。制備方法包括：將金屬氫氧化物、尿素和去離子水混合得到堿性溶液；將殼膜組織加入堿性溶液中，混合得到保護層溶液；將保護層溶液涂覆于鋅負極的至少一表面，烘干并洗滌后得到負極極片。本申請通過在鋅負極表面涂覆保護層，從而對鋅負極進行改性，達到抑制枝晶生長、穩定電池循環、提升電池性能的目的。

技術領域

本申請涉及新能源技術領域，具體涉及一種負極極片及其制備方法、電池和用電裝置。

背景技術

水性鋅離子電池得益于鋅金屬的豐富儲量和水性電解質的高安全性，已成為儲能最具吸引力的候選電池之一。其中鋅基電池與其他金屬負極相比，鋅具有更高的理論容量和最低的氧化還原電位。但是作為負極的鋅電極在不斷的溶解/沉積過程中極易形成枝晶，并且隨著循環次數增加，沉積的鋅會選擇性生長于枝晶處，最終導致刺穿隔膜造成短路或者剝落失活，大大降低循環壽命，嚴重制約了鋅離子電池的進一步發展，因此鋅負極的優化對提升鋅離子電池性能具有重要意義。

目前，為了解決這個問題已做出了許多改進。例如，添加電解質添加劑(十二烷基硫酸鈉(SDS)，聚乙二醇，磷酸乙酯(TEP)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，硫脲和聚丙烯酰胺(PAM))已被證明對提高鋅負極的穩定性具有積極作用。此外，已證明在鋅負極上涂上保護層是一種有效的措施。例如涂覆具有納米孔的碳酸鈣涂料形成的涂層、在鋅片表面沉積片層狀的氧化石墨烯層、通過原子層沉積法在鋅片表面沉積TiO₂涂層等，這些保護層在一定程度上降低了枝晶選擇性生長的可能性。

然而，電解質添加劑是以犧牲水性鋅離子電池的低成本和安全性的內在優勢作為代價，而在鋅負極上形成保護層的其中一些方法比如原子層沉積過于昂貴和精確，并不能夠應用于大規模工業生產。

發明內容

本申請提供一種負極極片及其制備方法、電池和用電裝置，改善了目前鋅負極易形成枝晶的問題。

根據本申請第一方面提供的負極極片的制備方法，包括：

將金屬氫氧化物、尿素和去離子水混合得到堿性溶液；

將殼膜組織加入堿性溶液中，混合得到保護層溶液；

將保護層溶液涂覆于鋅負極的至少一表面，烘干并洗滌后得到負極極片。

可選的，在本申請的其它實施例中，殼膜組織包括來源于蛋殼的殼膜組織。

可選的，在本申請的其它實施例中，金屬氫氧化物包括氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化錳、氫氧化鈣、氫氧化鐵或氫氧化鉀中的至少一種。

可選的，在本申請的其它實施例中，金屬氫氧化物、尿素和去離子水的質量比為(10～16)：(6～8)：(76～84)。

可選的，在本申請的其它實施例中，金屬氫氧化物包括第一金屬氫氧化物和第二金屬氫氧化物，第一金屬氫氧化物和第二金屬氫氧化物包括氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化錳、氫氧化鈣、氫氧化鐵或氫氧化鉀中的任意兩種，第一金屬氫氧化物、第二金屬氫氧化物、尿素和去離子水的質量比為(5～8)：(5～8)：(6～8)：(76～84)。

可選的，在本申請的其它實施例中，殼膜組織與堿性溶液的質量百分比為3％wt～12％wt。

可選的，在本申請的其它實施例中，負極極片的制備方法還包括：在得到保護層溶液后，將保護層溶液凍存，解凍并去除液體上部的氣泡。

根據本申請第二方面提供的負極極片，負極極片采用上述的制備方法制備，負極極片包括鋅負極及設置于鋅負極的至少一表面上的保護層。

可選的，在本申請的其它實施例中，保護層具有極性肽鏈，保護層的厚度為5μm～20μm。

根據本申請第三方面提供的電池，包括上述的負極極片或上述的制備方法所制得的負極極片。