锌负极的制备方法及锌负极及电池技术

本发明专利技术公开了一种锌负极的制备方法。该制备方法包括对金属锌进行预处理，然后将预处理后的金属锌制成负极；所述预处理包括将金属锌接触处理液使金属锌表面改性；所述处理液选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液中的一种。本发明专利技术还提供了一种上述制备方法得到的锌负极以及含上述锌负极的电池。本发明专利技术通过处理液对金属锌进行预处理，降低了锌负极副反应的产生，有效抑制锌负极气体的产生，从而避免了电池发鼓，增强了电池的安全性能，同时也有效抑制了电池性能衰减。

【技术实现步骤摘要】
锌负极的制备方法及锌负极及电池
本专利技术涉及一种锌负极的制备方法。本专利技术涉及一种上述方法得到的锌负极。本专利技术涉及一种含上述锌负极的电池。
技术介绍
铅酸电池，其出现已超百年，拥有着成熟的电池技术，占据着汽车启动电瓶、电动自行车、UPS等储能领域的绝对市场份额。铅酸电池虽然循环使用寿命较低，能量密度也相对较低，但却拥有价格非常低廉，性价比非常高的优点。因此，近些年来，镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等，均无法在储能领域取代铅酸电池。新出现了一种基于内部离子交换的电池。该电池的工作原理为，正极基于第一金属离子的脱出-嵌入反应，负极基于锌离子的沉积-溶解反应，电解液含参与正极脱出-嵌入反应的第一金属离子和参与负极沉积-溶解反应的锌离子。该类型电池理论能量密度为160Wh/Kg，预计实际能量密度可达50～80Wh/Kg。综上所述，该类型电池非常有希望成为替代铅酸电池的下一代储能电池，具有极大的商业价值。但是，目前该电池在使用一段时间后，电池内部会产生大量气体，易造成电池发鼓，导致电池使用存在安全隐患；同时由于气体的产生，还会导致电池性能恶化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种负极的制备方法，通过该制备方法获得的电极应用于电池，避免产生大量气体。本专利技术提供了一种锌负极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，对金属锌进行预处理，然后将预处理后的金属锌制成锌负极；所述预处理包括将金属锌接触处理液使金属锌表面改性；所述处理液选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液中的一种。本专利技术还提供了一种锌负极的制备方法，所述制备方法包括将金属锌制成待处理负极，然后将所述待处理负极进行预处理，得到锌负极；所述预处理包括将所述待处理负极接触处理液使金属锌表面改性；所述处理液选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液中的一种。优选地，所述双氧水溶液的质量百分浓度为1～30%。优选地，所述处理液与金属锌的接触时间为0.5～24h。优选地，所述处理液与金属锌的接触方式为浸泡。优选地，所述高锰酸盐溶液为高锰酸钾溶液。优选地，所述三价铁离子溶液选自氯化铁溶液、硝酸铁溶液、硫酸铁溶液中的一种或几种。优选地，所述四价铈离子溶液为硫酸高铈溶液。本专利技术还提供了一种锌负极，所述锌负极通过本专利技术所提供的锌负极的制备方法制得。本专利技术还提供了一种锌负极，所述锌负极包括表面附有钝化膜的金属锌，所述钝化膜中含有氧化锌。本专利技术还提供了一种电池，包括正极、负极、及电解液，所述正极包括能够可逆脱出-嵌入第一金属离子的正极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂，所述溶剂为水或醇，所述电解液的pH值为3～7；所述电解质包括锌离子和充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入的第一金属离子；所述负极为本专利技术所提供的锌负极。优选地，所述电解质中包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子、硝酸根离子和烷基磺酸根离子中的一种或几种。优选地，所述烷基磺酸盐根离子为甲基磺酸根离子。优选地，所述电池还包括位于正极和负极之间的隔膜。优选地，所述第一金属离子选自锂离子或钠离子。优选地，所述正极活性物质选自LiMn2O4、LiFePO4和LiCoO2中的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术的锌负极制备方法包括，经过处理液对金属锌进行预处理，使金属锌的表面改性，降低了锌负极副反应的产生，能有效抑制锌负极气体的产生，从而避免了电池发鼓，增强了电池的安全性能，同时也有效抑制了电池性能衰减。附图说明图1是实施例6的电池的循环性能图。图2是实施例9的电池的循环性能图。图3是对比例2的电池的循环性能图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种锌负极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，对金属锌进行预处理，然后将预处理后的金属锌制成锌负极；所述预处理包括将金属锌接触处理液使金属锌表面改性；所述处理液选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液中的一种。其中，金属锌可以是锌粉，还可以是锌片。在对金属锌用处理液进行处理之前，需要对金属锌进行预清洗，以去除金属锌表面的油脂。具体地，将金属锌用大量清水洗涤，或者浸泡在除油剂中，然后用大量的清水冲洗干净。采用处理液对金属锌进行预处理，以对金属锌表面进行改性，改变金属锌的表面活性；使其在电池充放电循环中，能够抑制负极副反应的产生，同时并不影响将电解液中的锌离子还原沉积为金属锌以及可逆将金属锌氧化溶解为锌离子的负极电化学反应。处理液择一选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液。其中，高锰酸盐溶液指可溶性高锰酸盐溶于水中形成的溶液。本专利技术的高锰酸盐溶液可以选自高锰酸锂溶液、高锰酸钠溶液、高锰酸钾溶液、高锰酸铵溶液、高锰酸钙溶液、高锰酸钡溶液、高锰酸锌溶液、高锰酸镁溶液、高锰酸汞溶液、高锰酸镉溶液和高锰酸铷溶液中的一种或几种。优选地，高锰酸盐溶液为高锰酸钾溶液。三价铁离子溶液指含有三价铁离子的水溶液。本专利技术的三价铁离子溶液可以选自氯化铁溶液、溴化铁、硝酸铁溶液、硫酸铁溶液、硫氰化铁溶液等。优选地，三价铁离子溶液选自氯化铁溶液、硝酸铁溶液和硫酸铁溶液中的一种或几种。四价铈离子溶液指含有四价铈离子的水溶液。本专利技术的四价铈离子溶液可以选自硫酸高铈溶液、硫酸铈铵溶液、硝酸铈铵溶液等。优选地，本专利技术的四价铈离子溶液为硫酸高铈溶液。本专利技术的处理液，优选采用双氧水溶液。采用双氧水溶液作为处理液，其处理之后的产物易分离，且不引入其它杂质，同时制成的锌负极性能优异。为了增加处理的效果，双氧水的质量百分浓度优选为1～30%，更优选为5～30%。本专利技术接触的目的是，使金属锌在处理液的作用下，表面发生反应，从而使其表面改性。在一优选实施方式下，接触优选为浸泡，即将金属锌浸泡在处理液中。例如处理锌粉时，将锌粉浸泡在处理液中。又例如处理锌片时，将锌片浸泡在处理液中，同时对锌片的双面进行处理。在另一优选实施方法下，接触为将锌片单面接触处理液。其中，锌片单面接触处理液可以采用保护膜方式，具体地为：将锌片的一面附上保护膜，然后将锌片全部浸入处理液中浸泡，附有保护膜的一面在保护膜的作用下不与处理液接触；待浸泡完毕之后，去除保护膜。锌片单面接触还可以是直接单面接触，具体地为：将锌片一面朝上、一面朝下，朝下的一面接触处理液的液面，而朝上的一面位于处理液的液面之上，不与处理液接触。本专利技术优选将锌片单面接触浸入处理液。即将锌片不进行锌离子沉积-溶解的一面（相当于作为集流体的一面）不进行预处理；锌片进行锌离子沉积-溶解的一面（相当于作为负极活性物质的一面）进行预处理。只对参与负极反应的一面进行预处理，可以更好的抑制气体产生，同时并不影响负极的导电性。根据不同情况，接触过程中搅拌以增强处理效果；当然也可以不搅拌，即直接静置即可。优选地，处理的温度为15～50℃，更优选为室温。在此温度下，既有利于增强处理速度与效果，还可以避免高温对双氧水的影响。优选地，处理的时间0.5～24h，优选24h。这样可以保证锌与双氧水充分反应，在金属锌的表面生成良好的钝化膜。接触之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌负极的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤，对金属锌进行预处理，然后将预处理后的金属锌制成锌负极；所述预处理包括将金属锌接触处理液使金属锌表面改性；所述处理液选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种锌负极的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤，对金属锌进行预处理，然后将预处理后的金属锌制成锌负极；所述预处理包括将金属锌接触处理液使金属锌表面改性；所述处理液选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液中的一种。2.一种锌负极的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括将金属锌制成待处理负极，然后将所述待处理负极进行预处理，得到锌负极；所述预处理包括将所述待处理负极接触处理液使金属锌表面改性；所述处理液选自双氧水溶液、高锰酸盐溶液、三价铁离子溶液和四价铈离子溶液中的一种。3.根据权利要求1或2所述的锌负极的制备方法，其特征在于：所述双氧水溶液的质量百分浓度为1～30％。4.根据权利要求1或2所述的锌负极的制备方法，其特征在于：所述处理液与金属锌的接触时间为0.5～24h。5.根据权利要求1或2所述的锌负极的制备方法，其特征在于：所述高锰酸盐溶液为高锰酸钾溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，陈璞，
申请(专利权)人：苏州宝时得电动工具有限公司，陈璞，
类型：发明
国别省市：江苏;32