【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水系锌离子电池，尤其涉及一种具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极的制备方法及其应用。
技术介绍
1、随着社会经济的快速发展，能源的需求问题将越来越迫切。锂离子电池虽然在能源存储和转换领域日益发挥着重要作用，但是锂离子电池成本高昂以及安全问题，限制了其在电动汽车等领域的应用。因此迫切需要寻找能够代替锂离子电池的绿色、安全、高效、成本低廉的新型二次储能器件。
2、水系锌离子二次电池作为一种新型储能设备，由于安全性高、成本低廉、环境友好等优势，成为近年来二次电池研究领域的热点之一。其中，金属锌负极具有较高的理论体积容量和质量容量(5855mah cm-3和820m ah g-1)、较低的氧化还原电位(-0.76v vs标准氢电极she)、资源丰富等优势。而且，与传统有机电解质体系的锂离子电池相比，水系锌离子二次电池凭借高安全性的水系电解质环境，在贴近人体的柔性可穿戴设备方面也具有巨大的应用前景。
3、然而，由于不可控的枝晶生长和金属锌不可避免的寄生反应，导致循环寿命短，严重阻碍了水系锌离子电池的实际应用。因此，对水系锌离子电池金属锌负极的改性研究具有重要的意义，而通过构建人工保护层是能够实现金属锌负极稳定保护的常用手段之一。
技术实现思路
1、针对以上技术问题，本专利技术的目的在于提供了一种具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极的制备方法及其应用。本专利技术将具有纤维状硅灰石与粘结剂混合后在金属锌负极表面形成均匀的多功能人工界面保护涂层，有利于避免局部集中的锌
2、本专利技术的技术方案具体为：
3、一种具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将纤维状硅灰石粉末和粘结剂混合研磨，得到混合粉末a；
5、2)将步骤1)所得混合粉末a与溶剂混合，超声搅拌，形成均匀的混合浆料b；
6、3)将步骤2)中的混合浆料b涂覆于锌箔表面，形成均匀的涂层，真空干燥，得到具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极。
7、硅灰石呈白色微带灰色，具有纤维状结构。同时，具有物理机械效能和稳定性的硅灰石，与粘结剂在金属锌负极表面可以形成均匀的多功能人工界面保护涂层，有利于避免局部集中的锌离子分布，进而诱导均匀的金属锌成核和沉积。该复合电极材料作为水系锌离子电池负极时，具有较长的循环寿命。
8、作为优选，步骤1)中，所述纤维状硅灰石粉末与粘结剂的质量比为1：(0.1～0.3)。
9、作为优选，步骤1)中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素和聚四氟乙烯中的一种或多种。
10、本专利技术所采用的粘结剂为pvdf、ptfe、cmc中的一种，采用上述粘结剂所形成的涂层均可明显改善所组成的锌电池的循环寿命。
11、作为优选，步骤2)中，所述硅灰石粉末与溶剂的质量比为1：(0.8～1.2)。
12、作为优选，步骤2)中，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮或蒸馏水。
13、作为优选，步骤1)中，所述研磨的时间至少10分钟以上。
14、作为优选，步骤2)中，所述超声搅拌的时间至少5分钟以上。
15、作为优选，步骤3)中，所述涂层的厚度为100-200微米。
16、本专利技术发现，随着涂层厚度的改变，水系锌离子电池表现出不同的电化学性能。一定程度上减小涂层厚度则使得电极材料的性能整体上升，但是当涂层厚度超过200微米后性能又出现下降，因此需要控制涂层厚度在100-200微米。
17、作为优选，步骤3)中，所述真空干燥的温度为60～80℃。
18、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
19、(1)本专利技术采用简单的刮涂法制备具有纤维状硅灰石的的人工保护涂层用于金属锌负极保护，方法简单有效，成本低廉。
20、(2)本专利技术制得的具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极可作为水系锌离子电池负极材料。硅灰石的链状结构有利于避免局部集中的锌离子分布，在电极表面重新分散锌离子，诱导均匀的锌沉积。
21、(3)本专利技术所采用的粘结剂为pvdf、ptfe、cmc中的一种，采用上述粘结剂所形成的涂层均可明显改善所组成的锌电池的循环寿命。
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1.一种具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维状硅灰石粉末与粘结剂的质量比为1：(0.1～0.3)。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素和聚四氟乙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述硅灰石粉末与溶剂的质量比为1：(0.8～1.2)。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮或蒸馏水。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述研磨的时间至少10分钟以上。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述超声搅拌的时间至少5分钟以上。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述涂层的厚度为100-200微米。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述真空干燥
10.根据权利要求1-9任一项所述制备方法得到的具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极作为水系锌离子电池负极材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有纤维状硅灰石涂层的金属锌负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维状硅灰石粉末与粘结剂的质量比为1：(0.1～0.3)。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素和聚四氟乙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述硅灰石粉末与溶剂的质量比为1：(0.8～1.2)。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述溶剂为n-甲...
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