[发明专利]一种酸性电解锰锌电池用稳定锌负极及其制备方法

说明书

本发明提供一种酸性电解锰锌电池用稳定锌负极及其制备方法。本发明通过前驱体制备、包覆和高温老化处理，能够达到相应的能量密度，既降低了制备成本，又能够实现环保，避免了现有的水系锌锰电池制备方法中存在的循环衰减严重、能量密度严重不足、腐蚀锌负极、有毒性的汞的加入不环保、成本高等问题，制备过程较传统的制作锌汞齐稳定锌负极的方法更稳定更环保，因此该方法是一种简单有效且绿色安全的制备方案，有利于推进新型酸性锌锰电池的产业化。

技术领域

本发明属于水系锰锌电池技术领域，尤其涉及酸性电解锰锌电池用稳定锌负极及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是目前能量密度最高的化学储能蓄电池。然而，易燃的有机电解液使得锂离子电池安全事故频发，特斯拉电动汽车着火、三星手机爆炸等事故历历在目。因此，安全、环保的水系电池被视为是未来取代有机系电池的最佳选择。

目前，现有的水系锌锰电池的电解液中，采用如下技术实现：第一，商业化水系锌锰电池电解液多为碱性或弱酸性，只能作为一次电池使用；第二，研究上使用的中性电解液的锌锰电池，存在循环衰减严重、能量密度严重不足的缺陷。第三，酸性电解液的锰锌电池，虽然能够具有与磷酸铁锂电池相近的能量密度，但提高电解液酸性会加强对负极金属Zn的腐蚀，在酸性电解液中抑制锌的腐蚀析氢是其难点，其中传统的方法即使用汞齐化处理增加锌的析氢过电势，但汞的毒性使其难以迎合日益严格的环保需求；第四，使用阳离子交换膜把电解液分成酸性和中性两个区域，达到稳定锌负极的作用，但离子交换膜的价格居高不下，增加电池的制造成本。

总之，现有的水系锌锰电池存在循环衰减严重、能量密度严重不足、腐蚀锌负极、有毒性的汞的加入不环保、成本高等缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种酸性电解锰锌电池用稳定锌负极及其制备方法，将聚丙烯腈溶解，制备成第一溶液；

将乙酸锌溶解，制备成第二溶液；

将所述第二溶液与所述第一溶液混合，制备得到锌离子导体前驱体溶液；

将所述锌离子导体前驱体溶液包覆于锌负极表面，得到前驱体包覆锌负极；

将所述前驱体包覆锌负极加热，制备得到所述酸性电解锰锌电池用稳定锌负极；

优选地，所述将所述锌离子导体前驱体溶液包覆于锌负极表面，得到前驱体包覆锌负极包括：

取所述锌负极，用耐高温贴片贴于所述锌负极的表面，并将所述锌离子导体前驱体溶液涂覆于所述锌负极的未贴所述耐高温贴片的裸露表面，得到前驱体包覆锌负极。

优选地，聚丙烯腈的分子量为50000～150000。

优选地，乙酸锌与聚丙烯腈的质量比为4:1～8:1。

优选地，所述第一溶液的浓度为33～55g/L；

所述第二溶液的浓度为222～400g/L。

优选地，所述将聚丙烯腈溶解，制备成第一溶液，其中，溶解时的第一温度条件为80℃。

优选地，所述将所述前驱体包覆锌负极加热，制备得到所述酸性电解锰锌电池用稳定锌负极，其中，加热时的第二温度条件为140℃。

优选地，将所述前驱体包覆锌负极加热时的加热处理时间为1小时。

优选地，所述第一溶液中，包括有用于溶解聚丙烯腈的第一溶剂；所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮；

所述第二溶液中，包括有用于溶解乙酸锌的第二溶剂；所述第二溶剂为N-甲基吡咯烷酮；

优选地，所述将所述锌离子导体前驱体溶液包覆于锌箔表面，得到前驱体包覆锌负极中，所述锌离子导体前驱体溶液的包覆厚度为20～100μm。