[发明专利]锌二次电池

说明书

锌二次电池包含正极、隔膜、电解液和负极。电解液包含水。隔膜介于正极与负极之间。负极包含第1层、第2层和负极集电体。第1层介于第2层与负极集电体之间。第2层包含介于正极与第1层之间的部分。第1层包含选自氧化锌和锌中的至少一种。第2层包含介电材料和导电材料。介电材料被覆导电材料。导电材料与负极集电体电连接。导电材料不与第1层电连接。

技术领域

本公开涉及锌二次电池。

背景技术

日本特开2019-102352号公报公开了锌二次电池。

发明内容

对锌二次电池进行着研究。锌二次电池属于碱性二次电池的一种。期待锌二次电池具有高的能量密度。

锌二次电池的负极中，伴随充放电，会发生锌的溶解析出反应。在充电时析出的锌有可能形成枝晶。由于反复充放电，枝晶有可能生长。枝晶有可能从负极向正极伸长。枝晶到达正极会导致发生内部短路。即、锌二次电池将达到使用寿命。

本公开的目的是提高锌二次电池的使用寿命。

以下，对本公开的技术构成和作用效果进行说明。但本公开的作用机制包括推定。本公开的作用机制的正确与否并不限定权利要求的范围。

(1)本公开的锌二次电池，包含正极、隔膜、电解液和负极。电解液包含水。隔膜介于正极与负极之间。负极包含第1层、第2层和负极集电体。第1层介于第2层与负极集电体之间。第2层包含介于正极与第1层之间的部分。第1层包含选自氧化锌和锌中的至少一种。第2层包含介电材料和导电材料。介电材料被覆导电材料。导电材料与负极集电体电连接。导电材料不与第1层电连接。

锌的析出反应容易在大电流充电时的过渡现象中发生。例如大电流充电刚开始后，在负极的面内发生电位的参差变动，因此有容易发生局部电流集中的倾向。在电流集中的部位，锌容易形成枝晶。

本公开的锌二次电池中，负极包含第1层和第2层。第1层包含负极活性物质(氧化锌、锌)。第2层包含介电材料和导电材料。由此，形成由电池和电容器构成的混合动力系统。

图1是用于说明本公开的作用机制的概略电路图。

第1层21在与正极10之间形成电池。第2层22在与正极10之间形成电容器。电池和电容器形成并联电路。

大电流充电时，一部分电流会被分配给电容器(第2层22)。电容器与电池相比，有电流的接受速度更快的倾向。通过电容器接受一部分电流，可减少对于电池(第1层21)的负荷。由此，期待负极(第1层21)的面内的电位参差变动减小。其结果，期待减少枝晶的产生。通过减少枝晶的产生，期待锌二次电池的使用寿命提高。

(2)导电材料可以包含多孔质金属材料。

多孔质金属材料可具有大的比表面积。通过导电材料包含多孔质金属材料，期待电容器的静电容量增加。即、期待电容器可接受的电流量变大。其结果，期待减少枝晶的产生。

(3)第2层可以还包含亲水性树脂材料。

本公开的第2层包含介于正极与第1层之间的部分。因此，本公开的第2层除了具备上述电容器功能以外，还可以具备枝晶的生长阻碍功能。

在第1层产生了枝晶的情况下，枝晶有可能向正极伸长，到达第2层。电解液包含水。第2层中所含的亲水性树脂材料会由于电解液而溶胀。溶胀了的亲水性树脂材料对于伸长的枝晶，可作为障壁发挥功能。即、第2层可阻碍枝晶的生长。

(4)第2层可以还包含离子捕捉材料。

通过锌的溶解反应，生成锌酸盐离子[Zn(OH)₄^2-]。充电时，通过锌酸盐离子的还原反应，会产生锌的枝晶。期待离子捕捉材料捕捉锌酸盐离子。由此，期待阻碍枝晶的生长。