[发明专利]一种提高锌空气电池负极材料稳定性的方法

说明书

本发明涉及锌空气电池领域，公开了一种提高锌空气电池负极材料稳定性的方法。包括如下处理过程：（1）将可溶性金属盐加入去离子水中得到盐溶液；（2）将六亚甲基四胺负载于有机绝缘疏水材料表面，浸渍于盐溶液后滴加碳酸钠水溶液，经共沉淀形成层状双金属碳酸盐薄膜；（3）洗涤、烘干后与棒状金属锌复合，低温退火制得所需的负极材料，可使稳定性得到提高。本发明通过层状双金属盐/氢氧化物复合疏水材料在锌负极表面形成保护层，提高了锌的析氢过电位，并隔离了锌与水直接接触，从而有效抑制了水被电产生氢气，避免电池鼓胀和破损，并且具有较高的氢氧根离子传导效率，可以有效保持电池的充放电效率。

技术领域

本发明涉及锌空气电池领域，公开了一种提高锌空气电池负极材料稳定性的方法。

背景技术

锌空气电池是一种金属空气电池，以空气中的氧气作正极活性物质，电极电位比较负的金属锌作为负极，中性或碱性的电解质水溶液作为电解液。锌空气电池具有比锂离子电池更高的能量密度，同时其电解液为水系，不会燃烧和爆炸，加上原料成本低廉，成为了下一代新能源电池的重要组成。

锌空气电池是一种半蓄电池半燃料电池。首先，负极活性物质同锌锰、铅酸等蓄电池一样封装在电池内部，具有蓄电池的特点；其次，正极活性物质来自电池外部的空气中所含的氧，理论上有无限容量，是燃料电池的典型特征。锌空气电池具有比能量大、制造工艺简单、安全可靠、环保、可再生利用等优势，目前国内的科研工作者对于其体系的研究已经全面展开。

由于锌电极本身的自放电反应，会使锌腐蚀产生锌枝晶，当锌枝晶生长到一定程度，它就会刺穿电池隔膜，使电池发生短路，降低电池性能。另外，由于空气电极中的氧直接进入电池溶于电解液，在反应过程中形成HO^2-，如果形成的HO^2-未分解，会在空气电极周围积累，使空气电极电位负移，锌电极直接氧化，从而锌电极出现钝化，降低了锌电极的活性。因此，对负极材料稳定性提高的技术方法成为重要研究课题。

中国发明专利申请号201611191755.X公开了一种锌空气电池锌负极材料及其制备方法，负极材料包含金属锌粉、氧化锌粉、粘接剂以及由双层金属氧化物构成的一维管状结构的双功能添加剂，其制备方法是将金属锌粉、氧化锌粉、导电剂及双功能添加剂加入到含粘接剂的溶液中，超声分散处理，再在搅拌条件下，加热蒸发溶剂，得到锌负极材料。锌负极材料中添加有双功能添加剂，双功能添加剂不但可以降低电极内阻，而且为电解液提供扩散通道，从而改善电池的放电容量及倍率性能，同时二氧化钛内层具有超亲水性及绝缘性，有力地增加了电解液扩散通道的输水性能，防止通道的堵塞，有效地延长了电池的循环寿命及容量稳定性。

中国发明专利申请号201711226658.4公开了一种基于编织结构的多孔锌-空气电池负极的制备方法，属于锌-空气电池负极材料技术领域。编织结构的多孔锌-空气电池负极：以金属锌线为原料，通过编织的方法在锌-空气电池电极上造孔，提高其比表面积，形成多孔结构的锌-空气电池负极。采用具有纯度较高、粗细均匀、比表面积较高的金属锌线为原料，通过简单的编织制得具有多孔结构的锌-空气电池负极，有效提高了锌-空气电池负极的利用率。

根据上述，现有方案中锌空气电池的负极材料的析氢腐蚀、枝晶生长、电极变形和钝化等问题，并且负极的金属锌被电解液中的氢氧根离子腐蚀产生氢气，造成负极活性材料的损失和电池鼓胀和破损，现有的对负极材料进行保护的技术方法对腐蚀的抑制作用有限方法。

发明内容

目前应用较广的锌空气电池的负极材料，在碱性电解液中易被腐蚀，造成负极活性材料的损失和电池鼓胀和破损，进而影响了锌空气电池的实际应用。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种提高锌空气电池负极材料稳定性的方法，处理的具体过程为：

（1）将可溶性金属盐加入去离子水中，完全溶解，得到盐溶液；