The present invention relates to a zinc electrode material, micro nanoparticles with core-shell structure from the micro, micro and nano particles of core-shell structure with zinc as the core, with a second metal shell; the second metal shell is wrapped in the outer nuclear zinc, zinc has the gap between the core and the second metal shell. The electrode material is composed of zinc powder replacement by soluble acid solution in the second metal salt in the reaction, is the replacement of the metal surface in situ growth of zinc particles to form a layer of second metal shell, when the metal shell completely covered with zinc particles surface, the replacement reaction stops, the thickness of the metal layer will further increase. On the one hand, the metal shell with suitable thickness can effectively reduce the dissolution of Zinc Oxide in the electrolyte and inhibit the growth of dendrite. On the other hand, the influence of the metal shell on the electrode performance is reduced. The acid in the reaction solution further erodes the zinc and forms voids in the zinc electrode material to accommodate the deformation of the electrode material. Therefore, the cycle stability of the zinc electrode material can be greatly improved relative to zinc powder.
【技术实现步骤摘要】
一种锌电极材料及其制备和应用
:本专利技术涉及一种锌电极材料、其制备方法和应用。
技术介绍
:由于金属锌资源丰富、价格低廉,很多电池体系均以锌为电极,如锌/空气电池、锌/镍电池、锌/银电池等。而锌电极的循环寿命极大地限制了锌基电池的商业化应用。锌电极的循环寿命差来源于锌电极产物氧化锌在碱性电解液中的溶解性、枝晶形成以及体积变化。氧化锌在碱性电解液中具有一定的溶解性,即使在饱和的情况下,电极产生的氧化锌也能部分溶解于电解液形成过饱和溶液,而氧化锌无法在原位析出,因此发生活性物质的移动,导致电极形变,从而影响锌电极循环寿命。另一方面,由于活性物质分布不均匀,充电过程电流分布不均,锌电极易生成枝晶,从而产生短路威胁,降低锌电极循环寿命。锌的氧化产物氧化锌的密度相对锌较小,因此在充放电过程中,充放电产物的体积发生变化,导致电极形变与结构破坏,影响锌电极的循环稳定性。
技术实现思路
针对氧化锌在碱性电解液中的溶解性、枝晶形成以及体积变化,本专利技术专利提出通过制备金属层保护的锌电极材料,在金属层的保护下,氧化锌的溶解、枝晶形成以及体积变化过程均能被限制在金属层以内,从而提高了锌电极的循环稳定性。本专利技术通过以下技术方案解决上述问题,具体如下:一种锌电极材料,从微观上具有核壳结构的微纳米粒子,所述核壳结构的微纳米粒子以锌为核,以一第二金属为壳;所述第二金属壳包裹于所述锌核外部,所述锌核与所述第二金属壳之间具有空隙。空隙能够提供锌与电解液接触的场所,使其能够参与电极反应,同时容纳锌放电过程体积的增大,避免电极结构的破坏。所述第二金属为铁、锡、铅、铜、银、铂、金、铟、铋、铊 ...
【技术保护点】
一种锌电极材料,其特征在于:从微观上具有核壳结构的微纳米粒子,所述核壳结构的微纳米粒子以锌为核,以一第二金属为壳;所述第二金属壳包裹于所述锌核外部,所述锌核与所述第二金属壳之间具有空隙。
【技术特征摘要】
1.一种锌电极材料,其特征在于:从微观上具有核壳结构的微纳米粒子,所述核壳结构的微纳米粒子以锌为核,以一第二金属为壳;所述第二金属壳包裹于所述锌核外部,所述锌核与所述第二金属壳之间具有空隙。2.如权利要求1所述锌电极材料,其特征在于:所述第二金属为铁、锡、铅、铜、银、铂、金、铟、铋、铊、镓、镉中的一种或两种以上的合金。3.如权利要求1所述锌电极材料,其特征在于:所述第二金属壳的厚度为50nm-1μm;所述锌核的直径范围为20nm-50μm;所述核壳结构的锌电极材料的直径范围为100nm-52μm。4.一种如权利要求1-3任一所述锌电极材料的制备方法,其特征在于:于第二金属盐的可溶性酸溶液中加入锌粉通过置换反应制得;其中锌与第二金属离子发生反应逐渐于锌外表面形成一层保护层,而此时锌也同时与溶液中的酸发生反应导致核壳间空隙的生成。5.如权利要求4所述锌电极材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙公权,燕召,王二东,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。