界面修饰的金属锌负极及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113725392A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202111053130.8(22)申请日2021.09.09(71)申请人郑州大学地址450001河南省郑州市高新技术开发区科学大道100号(72)发明人孙彬汪盼盼董昊金阳(74)专利代理机构河南科技通律师事务所41123代理人李扬(51)Int.Cl.H01M4/02(2006.01)H01M4/04(2006.01)H01M10/36(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称界面修饰的金属锌负极及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种界面修饰的金属锌负极及其制备方法，以解决水系锌离子电池电极表面生成过多锌枝晶、发生副反应的技术问题。所述金属锌负极的表面涂覆有粘结剂@氧化石墨烯@氧化锌聚合物复合膜。该界面修饰的金属锌负极的制备方法，包括以下步骤：制备金属锌负极片；将氧化石墨烯溶于分散剂中，超声分散后加入氧化锌，再次超声分散后，得溶液A；将粘结剂溶于分散剂中，搅拌后得胶状物B，将B溶于溶液A中，充分反应后得溶液C；将金属锌负极片浸入到溶液C中，取出后烘干即得。本发明在锌极片表面进行修饰，涂覆PVDF@氧化石墨烯@氧化锌聚合物复合膜，改性后的锌极片在充放电后，形成数目较少的锌枝晶，延长了电池的使用寿命。CN113725392ACN113725392A权利要求书1/1页1.一种界面修饰的金属锌负极，其特征在于，所述金属锌负极的表面涂覆有粘结剂@氧化石墨烯@氧化锌聚合物复合膜。2.根据权利要求1所述的界面修饰的金属锌负极，其特征在于，所述粘结剂为PVDF，所述氧化锌为纳米氧化锌。3.根据权利要求1所述的界面修饰的金属锌负极，其特征在于，以重量份计，所述粘结剂@氧化石墨烯@氧化锌聚合物复合膜由以下制备原料组成：粘接剂5～10份，氧化石墨烯1～3份，氧化锌1～2份，分散剂1100～1200份。4.根据权利要求3所述的界面修饰的金属锌负极，其特征在于，所述分散剂为NMP。5.根据权利要求1所述的界面修饰的金属锌负极，其特征在于，所述粘结剂@氧化石墨烯@氧化锌聚合物复合膜的厚度为10～15μm。6.一种界面修饰的金属锌负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备金属锌负极片；将1～3份的氧化石墨烯溶于1000份分散剂中，超声分散后加入1～2份的氧化锌，再次超声分散后，得到深棕色溶液A；将50份的粘结剂溶于1000份分散剂中，充分搅拌后，得到透明胶状物B；取100～200份的所述胶状物B溶于所述溶液A中，充分反应后，得到均匀无气泡的透明溶液C；将所述金属锌负极片一面用胶带保护，另一面完全浸入到所述溶液C中，取出后烘干即得。7.根据权利要求6所述的界面修饰的金属锌负极的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为PVDF，所述氧化锌为纳米氧化锌，所述分散剂为NMP。8.根据权利要求6所述的界面修饰的金属锌负极的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述金属锌负极片由以下方法制备：用锌箔裁剪出圆片状锌极片，加入乙醇使得锌极片完全浸没其中，超声清洗后干燥，即得。9.根据权利要求7所述的界面修饰的金属锌负极的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，氧化石墨烯为3份，纳米氧化锌为2份。10.根据权利要求6所述的界面修饰的金属锌负极的制备方法，其特征在于，在步骤（5）中，所述烘干步骤为：放入电热鼓风干燥箱中烘干10min后取出放入真空干燥箱中，温度设定为100℃，时间为24h。2CN113725392A说明书1/4页界面修饰的金属锌负极及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及水系锌离子电池金属锌负极技术领域，具体涉及一种界面修饰的金属锌负极及其制备方法。背景技术[0002]随着社会的不断发展，化石燃料面临着资源紧缺以及造成环境污染等问题，促使人们不断寻求清洁可替代新型能源。目前，锂离子电池作为新能源电化学储能器件在市场上得到大规模推广和普及，但是其在实际应用过程中，由于金属锂储量不足、价格昂贵，有机电解液存在易燃、有毒等安全隐患，进一步限制了锂电池在大规模电网储能系统及电动汽车等领域的发展。[0003]相比于传统有机电解液，水系电解液具有离子电导率高，安全可靠，无毒无害等优点，这使得人们把研究目光转向水系离子电池。此外，金属锌凭借其理论容量高、析氢过电位高、资源丰富、价格低廉等特点在众多金属离子电池材料中脱颖而出。因而水系锌离子电池被认为是最具发着前景的水系金属离子电池之一，也成为了现今储能领域的研究热点。[0004]然而采用金属锌作为电池负极时，在充放电过程中电极表面会生成锌枝晶，降低电池的库伦效率及金属锌的利用率，过多枝晶生成可能刺穿隔膜造成电池短路等严重后果。此外，电极表面还会发生析