负极集流体和水系电池制造技术

本发明专利技术公开了负极集流体和水系电池。其中，负极集流体包括：基体和金属镀层，所述金属镀层形成在基体的至少部分表面，所述金属镀层由高析氢电位金属形成。该负极集流体表面通过设置高析氢电位金属形成的镀层，可以有效抑制负极枝晶、析氢、腐蚀等问题，从而延长电池使用寿命，提高电池性能。

【技术实现步骤摘要】
负极集流体和水系电池
本专利技术涉及水系电池领域，具体而言，本专利技术涉及负极集流体和采用该负极集流体的水系电池。
技术介绍
水系电池具有高能量密度、高功率密度、放电过程高效安全、电池材料无毒廉价、制备工艺简单等优点，在大型储能等领域具有很好应用价值和发展前景。现有的水系电池中，负极集流体多使用纯金属材料、合金材料，如不锈钢材料、镍基材料、钛基材料、铜基材料，或石墨材料等；负极采用上述材料作为集流体，不能解决锌负极存在的枝晶、析氢、腐蚀、钝化等问题，影响电池循环寿命。即使以黄铜网作为负极集流体，也无法有效解决上述问题。由此可见，现有的水系电池仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出负极集流体和采用该负极集流体的水系电池。该负极集流体表面通过设置高析氢电位金属形成的镀层，可以有效抑制负极枝晶、析氢、腐蚀等问题，从而延长电池使用寿命，提高电池性能。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种负极集流体。根据本专利技术的实施例，该负极集流体包括：基体；金属镀层，所述金属镀层形成在所述基体的至少部分表面，所述金属镀层由高析氢电位金属形成。根据本专利技术上述实施例的负极集流体，其表面的高析氢电位金属镀层可以增大负极的析氢难度，有效避免电池发生析氢副反应。同时，通过利用该金属镀层进行界面调控，可以促进电解液中的锌离子在沉积时均匀成核，减少不均匀沉积引起的尖端效应，有效抑制锌枝晶的生长。另一方面，该金属镀层可以作为负极活性物质与集流体基体之间的过渡层，在负极活性物质溶解时对集流体基体起到缓冲保护作用。在电池长时间搁置的情况下，该金属镀层将集流体基体与电解液隔开，还可以有效保护集流体基体不被腐蚀。由此，本专利技术的负极集流体表面通过设置高析氢电位金属形成的镀层，可以有效抑制负极枝晶、析氢、腐蚀等问题，从而延长电池使用寿命，提高电池性能。另外，根据本专利技术上述实施例的负极集流体还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述基体为铜网。在本专利技术的一些实施例中，所述基体为斜拉黄铜网。在本专利技术的一些实施例中，所述高析氢电位金属选自Zn、Sn、Pb、In、Bi中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述金属镀层的厚度为0.1～500μm。在本专利技术的一些实施例中，所述金属镀层的厚度为0.1～3μm。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种水系电池。根据本专利技术的实施例，该水系电池包括：正极、负极和水系电解液；其中，所述正极包括正极活性物质和正极集流体，所述负极包括负极活性物质和上述实施例的负极集流体。由此，该水系电池可有效克服负极枝晶、析氢、腐蚀等问题，获得更长的使用寿命和更高的电化学性能。另外，根据本专利技术上述实施例的水系电池还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述负极活性物质为锌粉。在本专利技术的一些实施例中，所述正极活性物质为锰酸锂，所述水系电解液为硫酸锂和硫酸锌的混合水溶液。在本专利技术的一些实施例中，所述正极活性物质为二氧化锰，所述水系电解液为硫酸锰和硫酸锌的混合水溶液。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的负极集流体的实物图；图2是实施例1和对比例中制备得到的水系电池的循环性能测试结果图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种负极集流体。根据本专利技术的实施例，该负极集流体包括：基体和金属镀层，所述金属镀层形成在基体的至少部分表面，所述金属镀层由高析氢电位金属形成。根据本专利技术上述实施例的负极集流体，其表面的高析氢电位金属镀层可以增大负极的析氢难度，有效避免电池发生析氢副反应。同时，通过利用该金属镀层进行界面调控，可以促进电解液中的锌离子在沉积时均匀成核，减少不均匀沉积引起的尖端效应，有效抑制锌枝晶的生长。另一方面，该金属镀层可以作为负极活性物质与集流体基体之间的过渡层，在负极活性物质溶解时对集流体基体起到缓冲保护作用。在电池长时间搁置的情况下，该金属镀层将集流体基体与电解液隔开，还可以有效保护集流体基体不被腐蚀。由此，本专利技术的负极集流体表面通过设置高析氢电位金属形成的镀层，可以有效抑制负极枝晶、析氢、腐蚀等问题，从而延长电池使用寿命，提高电池性能。下面进一步对根据本专利技术实施例的负极集流体进行详细描述。根据本专利技术的一些实施例，上述基体可以为铜网。传统的铜网集流体表面易发生析氢副反应，且长时间接触水会产生铜绿，导致内阻增大、导电性能降低。本专利技术提出的负极集流体通过在基体表面设置金属镀层，可以有效解决上述问题，保证铜网集流体性能的发挥。根据本专利技术的一些实施例，上述基体优选为斜拉黄铜网。由此，可以进一步提高电池的电化学性能。根据本专利技术的一些实施例，上述高析氢电位金属可以选自Zn、Sn、Pb、In、Bi中的至少之一。这类金属的析氢电位高，在负极基体表面形成镀层后，可有效抑制析氢副反应的发生。同时，这类金属形成的镀层可以促进电解液中的锌离子在沉积时均匀成核，减少不均匀沉积引起的尖端效应，有效抑制锌枝晶的生长。根据本专利技术的一些实施例，上述金属镀层的厚度可以为0.1～500μm，例如0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、5μm、10μm、50μm、80μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm等。专利技术人发现，通过控制金属镀层的厚度在上述范围，可以进一步有利于其性能的发挥。如果金属镀层的厚度过小，则可能造成集流体基体局部无法被镀层覆盖，导致该部分铜网发生析氢、腐蚀现象，进而导致该处电流不平衡，从而产生枝晶，影响电池性能；如果金属镀层的厚度过大，则可能造成集流体基体柔韧性降低，脆性增大，且容易造成厚度不均一，对极片生产过程中的拉浆等工艺造成影响。根据本专利技术的一些实施例，上述金属镀层的厚度优选为0.1～3μm。另外，需要说明的是，金属镀层的具体形成方法并不受特别限制，可以采用本领域成熟的电镀或化学镀等方法。图1示出了根据本专利技术一个实施例的镀锌铜网的实物图，图1中铜网下半部浅色部分即为镀锌层。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种水系电池。根据本专利技术的实施例，该水系电池包括：正极、负极和水系电解液；其中，正极包括正极活性物质和正极集流体，负极包括负极活性物质和上述实施例的负极集流体。由此，该水系电池可有效克服负极枝晶、析氢、腐蚀等问题，获得更长的使用寿命和更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极集流体，其特征在于，包括：/n基体；/n金属镀层，所述金属镀层形成在所述基体的至少部分表面，所述金属镀层由高析氢电位金属形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极集流体，其特征在于，包括：
基体；
金属镀层，所述金属镀层形成在所述基体的至少部分表面，所述金属镀层由高析氢电位金属形成。


2.根据权利要求1所述的负极集流体，其特征在于，所述基体为铜网。


3.根据权利要求2所述的负极集流体，其特征在于，所述基体为斜拉黄铜网。


4.根据权利要求1所述的负极集流体，其特征在于，所述高析氢电位金属选自Zn、Sn、Pb、In、Bi中的至少之一。


5.根据权利要求1所述的负极集流体，其特征在于，所述金属镀层的厚度为0.1～500μm。


6.根据权利要求5所述的负...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小松，刘正军，罗云峰，陈璞，
申请(专利权)人：陈璞，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA