The invention relates to a preparation method of a metal negative electrode protective layer with electrochemical activity, which belongs to the material field. The preparation method is in metal chelates were prepared by adding carbon materials in situ in the process of preparation of metal chelate and carbon composite has good conductivity electrochemical activity; electrochemical oxidation and electrochemical activity from metal ion chelate and reduction process. By coating or roll film cathode metal chelate with metal carbon composites attached to high activity, high capacity, stable surface to form a protective layer two battery metal anode materials, metal and metal chelate in anode for the same metal elements, with water and organic system two the battery, which overcome the metal anode in the process of charging the dendrite, powder consumption, and the resulting security problem, extend battery life, effectively improve the specific energy of battery.
【技术实现步骤摘要】
一种具有电化学活性的金属负极保护层的制备方法
本专利技术涉及一种具有电化学活性的金属负极保护层的制备方法,特别是涉及一种金属-螯合物/碳复合材料的制备方法,属于材料领域。
技术介绍
金属锂具有极高的理论比容量(3860mAh/g)、最负的还原电位(-3.04V,相对于氢标电位)和极小的密度(0.59g/cm3),长期以来一直被视为一种极具竞争力的高容量二次电池负极材料。然而,在电池充电过程中极易形成金属锂枝晶,造成电极循环的库仑效率下降,甚至出现内部短路,电池热失效或发生爆炸。四十多年来,金属锂电极的枝晶抑制一直没有得到有效解决。为此,基于锂离子嵌入-脱出机制的石墨负极代替了金属锂负极,诞生了锂离子电池。近来,随着经济的快速发展和全球化石类能源的日渐短缺,对电池比能量提出了更高的要求,理论容量仅为375mAh/g的石墨类负极已满足不了高比能量锂电池的需求。开发以金属锂为负极的高容量二次电池重新成为国际研究的前沿热点问题。锌电极具有平衡电位低、原料丰富、环境友好、电化学可逆性好、析氢过电位高等诸多的优异特性,广泛用于锌/锰、锌/银、锌/空等一次电池的负极材料。可充锌镍电池是目前比能量最高的水系二次电池,然而,由于锌电极在充放电过程中容易出现变形、枝晶生长、自腐蚀及钝化等现象,导致电极逐渐失效,严重限制了其在二次可充电池中的应用。随着规模化储能及电动汽车技术的推广应用,锂资源问题可能成为制约其大规模应用的最大障碍。基于原料丰富、价廉元素的钠离子、钾离子和铝离子等二次电池新体系,以顺应未来低碳经济发展的大趋势。然而,这些电池新体系实现能量转化的机制类似于锂电池的 ...
【技术保护点】
一种具有电化学活性的金属负极保护层的制备方法,其特征是该制备方法步骤以下:(1)将螯合物单体溶于链转移剂水溶液中,加入碳材料,使其均匀分散在上述酸性溶液中,形成混合溶胶;螯合物单体为乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸、亚氨基二乙酸或氨基膦酸;链转移剂为亚硫酸氢锂、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾或亚硫酸氢铵;螯合物单体的质量百分比为20%~50%,链转移剂的质量百分比为1%~10%;碳材料为石墨、石墨烯、碳黑、乙炔黑、炭纤维、纳米碳纤维、炭纳米管中的一种以上,螯合物单体与碳材料的质量比为1~9∶1;(2)将含有氧化剂的水溶液缓慢滴加到混合溶胶中,恒温反应得到中间产物;氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵、和过硫酸钾、三氯化铁或硫酸铁,用量占反应体系总质量的0.01%~5%;反应温度为30~80℃,反应时间为2~15h;(3)用碱水溶液中和至pH值为7~7.5,去离子水洗涤过滤,得到碱金属‑螯合物与碳复合物;碱水溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾,碱的质量百分数为10%~50%;(4)用含非碱金属离子的盐水溶液进行浸泡,去离子水洗涤过滤,得到非碱金属‑螯合物与碳复合物;含非碱金属离子的盐水溶液中的盐为硝酸镁、硝酸 ...
【技术特征摘要】
1.一种具有电化学活性的金属负极保护层的制备方法,其特征是该制备方法步骤以下:(1)将螯合物单体溶于链转移剂水溶液中,加入碳材料,使其均匀分散在上述酸性溶液中,形成混合溶胶;螯合物单体为乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸、亚氨基二乙酸或氨基膦酸;链转移剂为亚硫酸氢锂、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾或亚硫酸氢铵;螯合物单体的质量百分比为20%~50%,链转移剂的质量百分比为1%~10%;碳材料为石墨、石墨烯、碳黑、乙炔黑、炭纤维、纳米碳纤维、炭纳米管中的一种以上,螯合物单体与碳材料的质量比为1~9∶1;(2)将含有氧化剂的水溶液缓慢滴加到混合溶胶中,恒温反应得到中间产物;氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵、和过硫酸钾、三氯化铁或硫酸铁,用量占反应体系总质量的0.01%~5%;反应温度为30~80℃,反应时间为2~15h;(3)用碱水溶液中和至pH值为7~7.5,去离子水洗涤过滤,得到碱金属-螯合物与碳复合物;碱水溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员:文越华,王安邦,邵玲,王维坤,赵鹏程,张文峰,曹高萍,杨裕生,
申请(专利权)人:中国人民解放军六三九七一部队,
类型:发明
国别省市:北京,11
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