一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用.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CN113488653A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110769258.8B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2021.07.07(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人冯金奎安永灵田园(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人王志坤(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M10/38(2006.01)C23C8/62(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用(57)摘要本公开属于电池技术领域，具体涉及一种锌负极材料及其制备方法和应用，所述锌负极材料为电子导电的硫掺杂的多孔MXene和离子导电的硫化锌包覆在锌箔表面。电子导电的硫掺杂多孔MXene可以有效的促进电场的均匀分布、降低局部电流密度、适应体积变化。离子导电的硫化锌可以抑制副反应、促进锌离子的均匀分布、加速锌离子的转移。因此，该锌负极具有稳定性高、循环寿命长、柔性好等优点，能够较好的解决锌负极存在的问。CN113488653ACN113488653A权利要求书1/1页1.一种高稳定的柔性锌负极材料，其特征是，硫掺杂的MXene和硫化锌包覆在锌箔表面。2.如权利要求1所述的一种高稳定的柔性锌负极材料，其特征是，所述MXene是Ti3C2、Ti2C、Ta4C3、TiNbC、(V0.5Cr0.5)3C2、V2C、Nb2C、Nb4C3、Ti3CN中的一种或两种以上的混合物；优选的，为Ti3C2MXene。3.如权利要求1所述的一种高稳定的柔性锌负极材料，其特征是，硫与MXene的质量比为0.01:1～0.5:1。4.一种高稳定的柔性锌负极材料的制备方法，其特征是，包括：将纳米硫的悬浮液加入到MXene溶液中，搅拌均匀；将上述溶液涂覆在锌箔表面，进行热处理。5.如权利要求4所述的一种高稳定的柔性锌负极材料的制备方法，其特征是，热处理处于惰性气氛或真空条件下进行；进一步地，所述惰性气氛是氩气、氦气、氮气中的一种或两种以上的混合物；或，所述真空条件的真空度小于等于10Pa。6.如权利要求4所述的一种高稳定的柔性锌负极材料的制备方法，其特征是，惰性气氛中的热处理条件是温度是300‑600℃，时间是0.1‑5h；或，真空条件下热处理条件是温度是250‑550℃，时间是0.1‑5h。7.一种半电池，其特征是，所述半电池的电极材料包括权利要求1‑3任一所述的锌负极材料和/或权利要求4‑6任一所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料；所述半电池的电解液选自硫酸锌、氯化锌、三氟甲磺酸锌、双三氟甲烷磺酰亚胺锌、六氟磷酸锌、高氯酸锌的水溶液中的一种；优选的，所述电解液为硫酸锌的水溶液。8.一种全电池，其特征是，所述全电池的负极包括权利要求1‑3任一所述的锌负极材料和/或权利要求4‑6任一所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料。9.如权利要求8所述的一种全电池，其特征是，所述全电池的正极为二氧化锰@Ti3C2MXene；进一步地，电解液采用2MZnSO4+0.2MMnSO4的水溶液；或，所述二氧化锰@Ti3C2MXene的制备方法包括：将二氧化锰纳米管加入到Ti3C2MXene的水溶液中，搅拌均匀，抽滤后获得二氧化锰@Ti3C2MXene正极材料。10.权利要求1‑3任一所述的锌负极材料和/或权利要求4‑6任一所述的锌负极材料的制备方法得到的锌负极材料和/或权利要求7所述的半电池和/或权利要求8或9所述的全电池在储能器件中的应用。2CN113488653A说明书1/5页一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电池技术领域，具体涉及一种高稳定的柔性锌负极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。[0003]金属锌具有高的理论容量、低的还原电势、成本低、储量丰富、环境友好等诸多优势，被认为是锌基电池最有前途的负极材料之一。但是，锌负极在使用过程中极易产生电极失活及循环寿命短的问题，主要原因有：(1)循环过程中产生大量的副产物(如氧化锌、硫酸氧锌等)覆盖在负极表面，钝化锌负极，是锌负极表面的反应表面减少；(2)在电池的循环过程中，锌负极表面产生大量的锌枝晶，从而刺穿电池隔膜，造成电池的短路，脱落的锌枝晶会造成电池容量的不可逆损失。为了解决上述的问题，研究人员开发了多种改性方法：