[发明专利]一种复合电极及电池

说明书

本发明实施例提供一种复合电极及电池，所述复合电极包括：锌颗粒、还原石墨烯、碳纳米角，通过粘合剂粘合于集流体上。另一方面，本发明实施例提供了一种电池，所述电池包括负极，所述负极为如上述复合电极，所述电池还包括：氧化银正极、位于所述氧化银正极和所述负极之间的隔膜以及电解液。上述技术方案具有如下有益效果：本发明包括的复合电极，其中碳纳米角能够有效的防止石墨烯的团聚，从而提高石墨烯的利用率。碳纳米角/石墨烯复合结构可以提供较大的导电面积。在锌负极在循环充放电过程中，能有效的抑制支晶的生长，提高锌/氧化银电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电池，尤其涉及一种复合电极及电池。

背景技术

近年来，由于IoT(Internet of things，物联网)的快速发展，对高性能的电池需求日益激增。锌基电池由于具有成本低的优点越来越得到更多的关注。锌基电池通常具备较好的水性电解液的相容性，使其更加环保安全。另外电极电位高，密度低，过电势低，高倍率放电能力也是锌基电池相对其他电化学储能装置特有的优点。锌可以与各种不同的阴极材料配对，形成几种电池类型，包括锌锰电池、锌/氧化银、镍/锌电池和锌/空气电池。从使用的循环性来分，锌基电池包括一次电池如锌/氧化锰电池和二次电池如锌/氧化银电池。对于所有的锌基电池，由于电极的低导电性，使得其功率密度偏低。另外，对于锌基二次电池，一个突出的问题就是随着循环次数增加，常常会出现锌支晶，使得电池有被短路的危险。支晶的生长改变了电极表面结构使得电池的性能下降。具体表现为库伦效率降低，容量衰减，甚至电池短路等。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：用于镍锌电池石墨烯复合电极的制备技术，其主要通过对活性物质进行包覆而达到增加导电性。该方法采用球磨制备，难以解决石墨烯的团聚问题，从而未能很好的提高石墨烯的利用率。

发明内容

本发明实施例提供一种复合电极及电池，以有效的提高石墨烯的利用率，同时提高电池的性能。

一方面，本发明实施例提供了一种复合电极，所述复合电极包括：锌颗粒、还原石墨烯、碳纳米角，通过粘合剂粘合于集流体上。

另一方面，本发明实施例提供了一种电池，所述电池包括负极，所述负极为如上述复合电极，所述电池还包括：氧化银正极、位于所述氧化银正极和所述负极之间的隔膜以及电解液。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明包括的复合电极，其中碳纳米角能够有效的防止石墨烯的团聚，从而提高石墨烯的利用率。碳纳米角/石墨烯复合结构可以提供较大的导电面积。在锌负极在循环充放电过程中，能有效的抑制支晶的生长，提高锌/氧化银电池的循环寿命。石墨烯片在处理和加工过程中，由于范德华力引起的片之间的强烈吸引力，导致各个片的重新堆叠而团聚。这意味着石墨烯片彼此更接近，这最终降低了电极的活性表面积。这使得石墨烯的电性质，例如包含多层石墨烯片的电极电池能量密度可能远低于理论值。在石墨烯片之间添加碳纳米角有效地降低了石墨烯片的重新堆叠或聚集。这增加了与电解液接触的电极的有效表面积。有利地改善了电极的电性能，例如功率密度和电导率。已经发现，碳纳米角也足够小以嵌入在石墨烯片之间，能有效地分离石墨烯薄片和减少重新堆叠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的石墨烯/碳纳米角复合结构的示意图；

图2是在图1所示的电极中使用的碳纳米角团聚物的结构的示意图；

图3是本发明实施例的石墨烯/锌阳极的结构的示意图；

图4是本发明实施例的锌/氧化银电池的分解图；