一种提高锌电极耐腐蚀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高锌电极耐腐蚀性的方法，以金属锌为电沉积的基体，加入无机缓蚀剂，在稳压直流电源下进行电沉积反应，常温下沉积得到掺杂电极；在电极反应过程中，选用含有少量锌盐的碱性电解质溶液并加入有机缓蚀剂，搅拌均匀，放入掺杂电极进行电化学反应。本发明专利技术所述方法可有效保持电容量，大大提升锌电极的耐腐性能，减少锌电极在碱性电解质溶液中的析氢量，并减少枝晶的产生，延长锌电极的储存寿命，方法制备简单高效，可有效降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种提高锌电极耐腐蚀性的方法
本专利技术涉及电化学器件
，特别指一种提高锌电极耐腐蚀性的方法。
技术介绍
目前，锌材料资源丰富，具有优良的电化学性能，能量密度高、无环境污染等优异性能，被广泛用作化学电源的阴极材料，但锌由于其自身的热力学稳定性相对较差，较容易产生钝化以及自腐蚀的现象。中国专利(申请公布号CN101969121A)公开了一种改善锌电极充放电循环寿命的方法。其公开了以锌酸钙为锌电极的主要原料，添加乙炔黑、氧化铋、氧化铅、包覆氢氧化镧的锌酸钙四种添加剂中的一种或几种，制成锌电极；其中每100g锌电极添加乙炔黑不超过1.2g,添加氧化铋不超过10g,添加氧化铅不超过14g,添加包覆氢氧化镧的锌酸钙不超过8g。所述仅通过加入适当的添加剂制备锌电极，明显改善锌电极的比容量和充放电循环次数，并未有涉及对锌电极的稳定性和耐腐蚀性的有效改进。显然，在锌电极广泛使用前提下，提出有效方法减缓锌电极的自腐蚀现象尤其重要。
技术实现思路
本专利技术提供一种提高锌电极耐腐蚀的方法，通过选用无机缓蚀剂进行电沉积的方法制备出性能优异的锌电极，结合有机缓蚀剂的协同加入于碱性电解质中反应，可有效保持电容量，并大大提升锌电极的耐腐性能，方法制备简单高效，可有效降低生产成本。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种提高锌电极耐腐蚀性的方法，包括以下步骤：以金属锌为电沉积的基体，加入无机缓蚀剂，在稳压直流电源下进行电沉积反应，常温下得到掺杂电极；在电极反应过程中，选用含有少量锌盐的碱性电解质溶液并加入有机缓蚀剂，搅拌均匀，放入掺杂电极进行电化学反应。根据以上方案，所述的无机缓蚀剂为PbCl2和BiCl3的混合物。根据以上方案，所述的无机缓蚀剂中PbCl2和BiCl3的质量比为1:1-1:4。根据以上方案，所述的有机缓蚀剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、苯并咪唑、十六烷基三甲基溴化胺中的一种或者多种。根据以上方案，所述的无机缓蚀剂质量浓度为0.05-0.07g/L。根据以上方案，所述的有机缓蚀剂在碱性电解质溶液中的质量分数为0.05％-0.1％。根据以上方案，所述的电沉积电流密度为90-110mA/cm2。根据以上方案，所述常温沉积时间为25-35分钟。本专利技术的作用机理：本专利技术加入无机缓蚀剂中含有Bi3+、Pb2+离子的析氢过电位比Zn2+要高，首先在锌电极表面形成基底，在放电时，Bi3+、Pb2+早于Zn2+之前被还原，还原的Bi3+、Pb2+与Zn2+形成合金从而提高锌电极的析氢过电位，因而可以提高锌电极的充电效率与充电深度，同时可抑制在充放电循环和湿搁置过程中氢气的析出，这样就可以保持锌电极的容量以及减少锌电极的变形、枝晶生长等发生。所加入的有机缓蚀剂，有机分子会通过化学吸附或者物理吸附等方式附着在锌电极基体表层，有机分子含有亲水端和疏水端，在反应进行的过程中，有机分子的疏水端会吸附在锌电极基体周围，使得其析氢过电位增大，另一端的亲水端由于水化作用产生水化壳层，从而使得基体周边的自由水分子数量降低，导致水分子的活性降低，这层膜就把锌电极与溶液中的反应物隔离开来，从而使得锌电极的耐腐蚀性能得到了极大加强，同时也提升了锌电极在碱性环境下的相关电化学性能。与现有技术比较，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术加入无机缓蚀剂进行电沉积的方法制备出性能优异的锌电极，有效改善锌电极的沉积形态，减少锌电极在碱性电解质溶液中的析氢量，并减少枝晶的产生，再结合有机缓蚀剂协同加入，可显著提高锌电极在碱性环境中的耐腐蚀性，延长电极的储存寿命。(2)本专利技术通过无机缓蚀剂中含有Bi3+、Pb2+离子可有效抑制锌电极的自放电，从而可保持锌电极优异的容量性能，并提高锌电极的充电效率与充电深度。(3)本方法制备简单高效，可有效降低生产成本。附图说明图1是本专利技术实施例1的ZN-Pb-Bi电极在1mol/L的KOH溶液中浸泡12小时的SEM图；图2是本专利技术对比例1ZN电极在1mol/L的KOH溶液中浸泡12小时的SEM图；图3是本专利技术对比例2ZN-Pb-Bi电极在1mol/L的KOH溶液中浸泡12小时的SEM图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1：以金属锌为电沉积的基体，加入质量浓度为0.05g/L的无机缓蚀剂，所述无机缓蚀剂由PbCl2和BiCl3按质量比1：1配置得到，在稳压直流电源下进行电流密度为90mA/cm2的电沉积反应，常温下沉积25分钟，得到掺杂电极；在电极反应过程中，向含有少量锌酸盐的1mol/L的KOH电解质溶液中加入十二烷基苯磺酸钠，所述十二烷基苯磺酸钠在碱性电解质溶液中的质量分数为0.05％，搅拌均匀，放入掺杂电极进行电化学反应。实施例2：以金属锌为电沉积的基体，加入质量浓度为0.06g/L的无机缓蚀剂，所述无机缓蚀剂由PbCl2和BiCl3按质量比1：2配置得到，在稳压直流电源下进行电流密度为100mA/cm2的电沉积反应，常温下沉积30分钟，得到掺杂电极；在电极反应过程中，向含有少量锌酸盐的1mol/L的KOH溶液中加入十二烷基磺酸钠和苯并咪唑的混合液，所述十二烷基磺酸钠和苯并咪唑的混合液在碱性电解质溶液中的质量分数为0.08％，搅拌均匀，放入掺杂电极进行电化学反应。实施例3：以金属锌为电沉积的基体，加入质量浓度为0.07g/L的无机缓蚀剂，所述无机缓蚀剂由PbCl2和BiCl3按质量比1：4配置得到，在稳压直流电源下进行电流密度为110mA/cm2的电沉积反应，常温下沉积35分钟，得到掺杂电极；在电极反应过程中，向含有少量锌酸盐的1mol/L的KOH溶液中加入十六烷基三甲基溴化胺，所述十六烷基三甲基溴化胺在碱性电解质溶液中的质量分数为0.1％，搅拌均匀，放入掺杂电极进行电化学反应。对比例1：以金属锌作为锌电极，不加入无机缓蚀剂进行电沉积反应，在电极反应过程中，向含有少量锌酸盐的1mol/L的KOH溶液中加入十二烷基苯磺酸钠，所述十二烷基苯磺酸钠在碱性电解质溶液中的质量分数为0.08％，搅拌均匀，放入锌电极进行电化学反应对比例2：以金属锌为电沉积的基体，加入质量浓度为0.06g/L的无机缓蚀剂，所述无机缓蚀剂由PbCl2和BiCl3按质量比1：2配置得到，在稳压直流电源下进行电流密度为100mA/cm2的电沉积反应，常温下沉积30分钟，得到掺杂电极；在电极反应过程中，以含有少量锌酸盐的1mol/L的KOH溶液作为电解质溶液，不加入有机缓蚀剂，直接放入掺杂电极进行电化学反应。本专利技术对实施例1-3以及对比例1-2所得产品进行相关电学性能的测试，其中，掺杂锌电极以及未经处理的锌电极反应面均为边长是10mm的正方形，并均由环氧树脂密封背后和侧面，将其加入相应的电解质溶液进行电化学性能测试，该试验方法是通过测量12小时内锌电极试样在特定的溶液中质量的变化来计算得出锌电极的腐蚀速率，其腐蚀速率计算公式为:m1、m2分别代表腐蚀前后样品的质量(mg)；S代表样品表面积(cm2)；T代表锌电极浸泡的时间(h)；缓蚀剂十二烷基磺酸钠的缓蚀效率η的计算公式如下：v1代表锌电极在不含有有机缓蚀剂的KOH溶液中的腐蚀速率；v2代表锌电极在含有不同浓度的有机缓蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高锌电极耐腐蚀性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，掺杂电极的制备：以金属锌为电沉积的基体，加入无机缓蚀剂，在稳压直流电源下进行电沉积反应，常温下沉积得到掺杂电极；步骤2)，掺杂电极的电极反应：向碱性电解质溶液加入有机缓蚀剂，搅拌均匀，放入掺杂电极进行电化学反应，得电极成品。

【技术特征摘要】
1.一种提高锌电极耐腐蚀性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，掺杂电极的制备：以金属锌为电沉积的基体，加入无机缓蚀剂，在稳压直流电源下进行电沉积反应，常温下沉积得到掺杂电极；步骤2)，掺杂电极的电极反应：向碱性电解质溶液加入有机缓蚀剂，搅拌均匀，放入掺杂电极进行电化学反应，得电极成品。2.根据权利要求1所述的一种提高锌电极耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述的无机缓蚀剂为PbCl2和BiCl3的混合物。3.根据权利要求2所述的一种提高锌电极耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述的无机缓蚀剂中PbCl2和BiCl3的质量比为1:1-1:4。4.根据权利要求1所述的一种提高锌电极耐腐蚀性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：章桥新，王中豪，余金桂，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42