[发明专利]一种电池负极及其制备方法、锌镍电池

说明书

本发明提供了一种电池负极，包括金属网载体；附着在所述金属网载体的两侧负极浆料层；附着在所述负极浆料层上的导电网层，且与所述金属网载体相接触。与现有技术相比，本发明在负极浆料层上附着有导电网层，且其与金属网载体相接触，使整个电极形成良好的导电网络，不仅使电池负极表面平整，同时还可有效制约电极变形，使电池负极物质分布更为均匀，提高了物质的利用率，减少了负极的附料量，进而大幅提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明属于电池领域，尤其涉及一种电池负极及其制备方法、锌镍电池。

背景技术

目前，由于日益严峻的环保形势迫使各国政府出台日益严格的环保法规，而国际化石原料随着贮量的进一步减少价格日益高涨，中国是石油全进口国且生产生活消耗巨大，环境污染更一步加剧，因此急需一种环保、价格适中、安全对环境友好的新型能源取代化成能源。目前电子产品、交通工具、能量储存系统、数据中心的不间断电源等等，随着混合电动汽车，可插式混合动车汽车，以及纯电动汽车的繁荣发展，市场近切需要一种可满足未来对于耐低温性、高功率、高储能、高可靠性和安全性、更环保的电池产品。而过去最主要的电池技术，铅酸电池和镍镉电池(Ni-Cd)，无法跟上市场发展的需求，同时它们也不具备环保的要求，锂电子电池虽然在便携式电子设备中获得成功，但是由于功率不足、价格昂贵、安全隐患、耐低温性差问题，无法满足大型系统的要求。而新兴的锌镍电池技术由于锌镍电池是一种功率高、能量足(高达铅酸电池的4倍)、无环境污染(不含铅、不含镉、不含汞)、高可靠性和安全性好(不易燃)、成本低廉、使用寿命长的可充电电池，因此可以满足以上所有要求。

二十世纪六十年代，人们做了相当多的努力研发锌镍电池永久取代军事上的银锌电池。七十年代由于能源危机和日益增长的石油价格，电动交通工具的优势日益增长，为此人们又花费了许多努力研究它。但是：(1)由于锌在碱性电解液中易溶解、其寿命有限；(2)在锌电极充电过程中易产生树状枝晶导致短路；(3)循环过程中锌极变形；(4)锌极循环过程钝化。由于以上原因，锌镍电池多年被阻碍发展。

锌镍电池中，锌电极局部反应滞后及电流不均衡是负极变形以及枝晶生长的关键之一。现有的锌镍电池设计中基于通过一个或多个极耳由集流基体引伸与盖帽和钢壳焊接的方式。这样做带来的问题是电流分布不均匀，在极耳位部位电流与热量集中，远离极耳位地方电流密度较小，因此在电池充放电(循环)过程中相对于电流与热集中的部位，锌极优先发生阴极还原反应时优先在电极突出电极平面的高点沉淀从而容易引起极片枝晶生产，久而久之该处Zn会逐渐积累增高最终形成尖锐枝晶刺穿隔膜而使电池造成短路，降低电池的循环寿命。

不仅如此，通过长期调查分析还发现电极的发生反应先后顺序是受电池内部温度分布高低和电液分布多少所决定，其中的重要依据是循环后的负极两面、前后物质的分布。锌电极在循环之前其物质分布和极片厚度是非常均匀，循环数百次之后物质分布发生了变化，而且这一变化具有一致性。为便于理解暂且将卷绕时面向电池中心的一面称为A面，靠容器内壁称为B面，靠近电池中心负极端称为C点，靠近锌电极尾端称为D点。循环后的物质A面大于B面，C点至D点的物质呈逐渐减少趋势。这与之前强调的锌电极反应顺序保持一致。这一现象直接导致结果是锌电极物质集结于A面及D点物质致密而变厚减少反应面积容量衰减过快。进一步分析还发现，目前的锌电极的工艺上的缺陷制约了电池的使用寿命，其锌电极表面如图1所示，以铜网作骨架的锌电极，表面起伏不平，很明显网孔交错位是极片平面高点，而网孔为低点，高点即为枝晶的培植点，从而导致电极物质利用率较差，寿命也比较短。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电池负极及其制备方法、锌镍电池，该电池负极的物质利用率较高。

本发明提供了一种电池负极，包括：

金属网载体；

分别附着在所述金属网载体两侧的负极浆料层；

设置在所述负极浆料层上的导电网层，嵌入负极浆料层且与所述金属网载体相接触。