【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锌金属电极的电解质添加剂对相关申请的交叉引用本申请对2017年5月1日提交的、申请号为62/492,446的美国临时申请要求优先权，所述申请的全部内容由此通过引用被并入本文中。
本公开内容一般地涉及电化学，并且更具体地涉及锌金属电镀和剥离。引言以下段落并不承认在它们中所讨论的任何事物是现有技术或本领域技术人员的认知的部分。在许多一次和二次水性电池类型中使用金属锌负电极。锌具有高丰度和大产量，这使得它不昂贵；它是无毒的；与在水性电池中所使用的其它负电极材料相比，具有低氧化还原电势（-0.76V相对于标准氢电极（SHE））；并且由于用于析氢的高的超电势而在水中是稳定的。对于使用锌负电极的二次电池的一个缺点和挑战是树枝状或苔藓状的沉积物的形成，该沉积物可能在重复的循环期间积聚并且通过内部短路而引起比预期早的电池单元故障。锌金属的沉积（电镀）是重要的工业过程。锌电镀用于防腐，并且水性的和非水性的电池电解质（或电镀槽）均已经被应用到该过程，但是由于实际和经济原因，水性电解质可以更具吸引力。锌的平滑沉积对于金属基底的均匀覆盖以用于良好的防腐而言是重要的。可以不仅通过优化电镀槽组成，而且还通过控制槽的其它参数、诸如温度、电流密度和机械搅动（流动或搅拌）来控制均匀的沉积。可逆的锌电镀/剥离发生在使用锌金属负电极的可再充电的电池中。相比于其中仅仅发生沉积的锌电镀过程，在锌金属电池电极的电镀/剥离循环期间的体积改变可能导致问题，包括因锌金属渗透通过分离器并且与正电极接触的内部短路。除了考虑...
【技术保护点】
1.一种用于可再充电的电池的装置，包括：/n包括锌的负电极；以及/n用于在负电极与正电极之间传递离子的电解质，所述电解质包括：/n被溶解在水中的硫酸锌，其具有在0-7的范围中的pH，以及/n至少一种添加剂，其被选择成进行以下各项中的至少一个：（i）增大电解质的离子导电率，（ii）缓冲电解质的pH，以及（iii）控制负电极的经剥离/电镀的表面的形貌。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170501 US 62/4924461.一种用于可再充电的电池的装置，包括：
包括锌的负电极；以及
用于在负电极与正电极之间传递离子的电解质，所述电解质包括：
被溶解在水中的硫酸锌，其具有在0-7的范围中的pH，以及
至少一种添加剂，其被选择成进行以下各项中的至少一个：（i）增大电解质的离子导电率，（ii）缓冲电解质的pH，以及（iii）控制负电极的经剥离/电镀的表面的形貌。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一种添加剂包括增大电解质的离子导电率的至少一种盐。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一种盐包括以下各项中的至少一个：（i）具有锌阳离子的盐，（ii）具有硫酸盐阴离子的盐，（iii）具有碱金属、碱土金属、镁、铝、四烷基铵或铵阳离子的盐，以及（iv）具有高氯酸盐、氯化物、硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐或柠檬酸盐阴离子的盐。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述至少一种盐以从大约0.05M到大约6M的范围存在于电解质中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述至少一种添加剂包括缓冲电解质的pH的至少一种缓冲剂。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述至少一种缓冲剂包括以下各项中的至少一个：硼酸盐、醋酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、邻苯二甲酸盐、水杨酸和苯甲酸。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其中所述至少一种缓冲剂以从大约0.005M到大约6M的范围存在于电解质中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述至少一种添加剂包括至少一种控制型添加剂，其使负电极的经剥离/电镀的表面平滑。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一种控制型添加剂包括以下各项的至少一个化学官能团：烷基、烯基、炔基、苯基、氨基、羟基、乙醚、硫醇、乙醛、酮、酯、羧基、酰胺、硼酸盐、碳酸盐、硅氧基、卤素、亚胺和酰亚胺。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述至少一种控制型添加剂以从大约10ppm到大约百分之50的范围存在于电解质中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中硫酸锌被溶解使得Zn2+离子以从大约0.05M到大约4M的范围存在于电解质中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中电解质的pH在大约4与大约6之间。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中负电极大体上由锌金属形成。
14.根据权利要求13所述的装置，其中负电极大体上由锌合金形成。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中负电极包括集电器，并且所述集电器包括活性表面，所述活性表面大体上由锌层形成。
16.根据权利要求15所述的装置，其中锌层包括粉末状的锌金属。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其中锌层包括锌金属的薄板。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其中集电器大体上由选自包括以下各项的组中的材料形成：碳、硼、铅、钒、铬、锰、铁、钴、镍、镉、钨、铋、锡、铟、锑、铜、钛、锌金属及其任何组合。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的装置在水性可再充电的电池的操作中的使用，其中电解质是静态的并且被包含在正和负电极之间，或在其之间流动。
20.根据权利要求19所述的使用，其中所述电池取如下形式：锌-空气电池、锌-离子电池、锌混合超级电容器、锌-溴化物电池、锌-碘化物电池、锌-铁氧化还原液流电池、或锌-铈氧化还原液流电池。
21.一种方法，包括：
提供包括锌的负电极；
将硫酸锌溶解在水中以提供具有在0-7的范围中的pH的电解质，以用于在负电极与正电极之间传递离子；以及
向电解质添加至少一种添加剂，所述至少一种添加剂被选择成进行以下各项中的至少一个：（i）增大电解质的离子导电率，（ii）缓冲电解质的pH，以及（iii）控制负电极的经剥离/电镀的表面的形貌。
22.根据权利要求21所述的方法，包括添加至少一种盐以增大电解质的离子导电率，所述至少一种盐包括以下各项中的至少一个：（i）具...
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。