[发明专利]具有锌金属负电极和温和水性电解质的二次电化学电池及其方法

权利要求书

1.用于储存和递送电能的二次电化学电池，所述二次电化学电池包含：

薄膜锌金属负电极，其包含：

负电极集流体；和

施加到所述负电极集流体的锌金属层；

薄膜正电极，其包含：

正电极集流体；和

施加到所述正电极集流体的活性材料层；

其中所述活性材料层与Zn²⁺阳离子可逆地进行电化学反应；

水性电解质，其将所述负电极离子耦合到所述正电极；

薄隔板，其设置在所述负电极和所述正电极之间，其中所述隔板被所述水性电解质润湿。

2.权利要求1所述的二次电化学电池，其中所述锌金属层的面积容量大于所述正电极的面积容量。

3.权利要求2所述的二次电化学电池，其中所述薄膜锌金属负电极具有第一面和第二面，并且其中在所述负电极的所述第一面和所述第二面的每一个上，所述锌金属层的面积容量大于或等于1 mAh/cm²。

4.权利要求1-3中任一项所述的二次电化学电池，其中所述负电极集流体的厚度小于或等于50μm。

5.权利要求1-4中任一项所述的二次电化学电池，其中所述负电极集流体包含导电金属箔。

6.权利要求5所述的二次电化学电池，其中使用浆体浇铸方法将所述锌金属层沉积到所述负电极集流体上。

7.权利要求5所述的二次电化学电池，其中使用糊团轧制方法将所述锌金属层沉积到所述负电极集流体上，所述糊团包含所述锌金属层。

8.权利要求1所述的二次电化学电池，其中所述水性电解质包含溶解于水中的锌盐。

9.权利要求8所述的二次电化学电池，其中所述水性电解质包括0.001摩尔至10摩尔范围内的锌离子。

10.权利要求8所述的二次电化学电池，其中所述水性电解质包括0.1摩尔至4摩尔范围内的锌离子。

11.权利要求8至10中任一项所述的二次电化学电池，其中所述锌盐选自硫酸锌、乙酸锌、柠檬酸锌、碘化锌、氯化锌、高氯酸锌、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锌、硝酸锌、磷酸锌、三氟甲磺酸锌、四氟硼酸锌和溴化锌。

12.权利要求1或8所述的二次电化学电池，其中所述水性电解质的pH值为4-6之间。

13.权利要求1或8所述的二次电化学电池，其中所述水性电解质包含用于增加所述水性电解质的粘度的胶凝剂。

14.权利要求13所述的二次电化学电池，其中所述胶凝剂以所述水性电解质的重量的0.01%-20%之间的量存在。

15.权利要求13所述的二次电化学电池，其中所述胶凝剂选自黄原胶、纤维素纳米晶体、蒸气沉积二氧化硅、胶态氧化硅、羧甲基纤维素、明胶、藻酸盐、琼脂、果胶、滑石、磺酸盐、酪蛋白、胶原、白蛋白、有机硅、聚丙烯酸(或聚丙烯酸盐)和聚乙烯醇。

16.权利要求1所述的二次电化学电池，其中所述薄隔板的厚度小于或等于200μm。

17.权利要求1或16所述的二次电化学电池，其中所述薄隔板包含被所述水性电解质润湿的电绝缘织造或非织造材料。

18.权利要求1、16和17中任一项所述的二次电化学电池，其中所述薄隔板包含嵌入纺织纤维的聚合物基质中的陶瓷或玻璃颗粒。