锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池技术

本申请属于二次电池技术领域，具体涉及一种锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池。本申请的锌二次电池用复合集流体，包括基体以及设置在基体上的导电层，包括两层金属层以及夹设在两层金属层之间的碳布层，金属层包括锌网，锌网或碳布的网孔中填充有锡；导电层包括导电聚合物、导电碳材料。本申请的锌二次电池用复合集流体采用了锌网和锡复合制成金属层，并在金属层中夹设碳布，在保证集流体的导电性的同时，从根本上减少了锌负极在电池使用过程中的腐蚀，大大提高了电池的循环性能。的循环性能。的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池。

技术介绍

[0002]锌作是一种良好的电池负极材料，由于锌在地球上的含量高且价格低廉、无毒、环境友好，使得其在很多类型的电池中都有较好的应用前景，无论是一次电池还是二次电池，都有采用锌或锌化合物作为电极材料的应用。对于二次电池来说，采用锌负极的如锌镍电池、锌锰电池等，还具有功率密度大、倍率性能好等特点。
[0003]但是，锌二次电池也存在比较明显的缺点，导致其产业化程度较低。其主要的缺点是循环性能较差，在电池循环性过程中，锌负极表面生长出锌枝晶刺穿隔膜，造成电池短路，使电池性能恶化，严重影响其循环寿命。而且，锌负极还会出现溶解和变形等，导致充放电性能无法保证。
[0004]为了解决锌负极的这些问题，一般是对锌负极的活性物质进行改进或者对隔膜进行改进，提高电池的循环性能，但是，这些手段的作用非常有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池，以提高锌二次电池的循环性能。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种锌二次电池用复合集流体，包括基体以及设置在基体上的导电层，包括基体以及设置在基体上的导电层，包括两层金属层以及夹设在两层金属层之间的碳布层，金属层包括锌网，锌网和/或碳布的网孔中填充有锡；导电层包括导电聚合物、导电碳材料。
[0007]进一步的，导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的任意一种。
[0008]一种上述的锌二次电池用复合集流体的制备方法，包括如下步骤：1)在两层锌网之间夹设一层碳布，然后对夹设有碳布的两层锌网进行热压，然后将夹设有碳布的两层锌网进行辊压，得到压制锌网；辊压时锌网的压下率为10
‑
50％；2)将压制锌网置于石墨烯分散液中浸泡，取出，干燥；3)在步骤2)中干燥后的压制锌网的两个表面涂覆导电浆料，干燥，即得；导电浆料中含有导电聚合物。
[0009]进一步的，步骤1)中所述锌网为复合锌网，复合锌网由包括如下步骤的方法制得：在锌网的网孔中填充锡粉，然后将填充有锡粉的锌网在惰性气氛下于250
‑
400℃下保温20
‑
50min，得到复合锌网。
[0010]进一步的，锌网的网孔的孔径为0.5
‑
3mm；锡粉的粒径为100
‑
200目。
[0011]进一步的，步骤1)中所述碳布为复合碳布，复合碳布是在碳布的孔隙中填充锡粉得到的。
[0012]进一步的，步骤1)中热压的压力为1
‑
10MPa，热压时的温度为60
‑
120℃。
[0013]进一步的，步骤2)中浸泡的时间为2
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8h。
[0014]进一步的，步骤2)中石墨烯分散液中石墨烯的质量分数为0.1
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15％。
[0015]进一步的，步骤3)中导电浆料水与质量比为0.5
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20:0.5
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10:0.1
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5的导电聚合物、导电碳材料、粘结剂混合均匀得到。
[0016]进一步的，导电碳材料为科琴黑、乙炔黑中的任意一种。
[0017]一种锌二次电池用负极片，包括集流体以及设置在集流体表面的负极材料层，所述集流体为上述的锌二次电池用复合集流体。
[0018]进一步的，负极材料层包括负极活性物质、粘结剂，负极活性物质为氧化锌、锌、锌酸钙中的至少一种。
[0019]一种锌二次电池，包括壳体以及设置在壳体内的正极片、负极片、电解液，其特征在于，所述负极片为如上述的锌二次电池用负极片。
[0020]进一步的，锌二次电池为锌镍二次电池、锌锰二次电池中的任意一种。
[0021]有益效果：本申请的锌二次电池用复合集流体采用了锌网和锡复合制成金属层，并在金属层中夹设碳布，在保证集流体的导电性的同时，从根本上减少了锌负极在电池使用过程中的腐蚀，大大提高了电池的循环性能。
附图说明
[0022]图1为实施例3和对比例1所制备的锌二次电池的循环曲线对比图；图2为实施例3所制备的锌二次电池的长循环曲线图。
具体实施方式
[0023]本申请的锌二次电池为锌镍二次电池、锌锰二次电池中的任意一种。只要是采用锌负极片作为负极的二次电池均可适用，此处的锌负极片是指负极活性物质中含有氧化锌、锌、锌酸钙中的至少一种材料的负极片。
[0024]本申请的锌二次电池用复合集流体，包括基体以及设置在基体上的导电层，包括两层金属层以及夹设在两层金属层之间的碳布层，金属层包括锌网，锌网和/或碳布的网孔中填充有锡；导电层包括导电聚合物、导电碳材料。
[0025]此处的锌网的网孔中的锡为金属锡，金属锡与锌网固定在一起，此处的固定是类似于焊接或者熔融在一起。锌网的网孔的孔径为0.5
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3mm。导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的任意一种。导电碳材料为科琴黑、乙炔黑中的任意一种。当碳布的网孔中填充锡时，是在碳布的孔隙中填充锡粉。
[0026]本申请的锌二次电池用复合集流体的制备方法，包括如下步骤：1)在两层复合锌网之间夹设一层碳布，然后对夹设有碳布的两层锌网进行热压，然后将夹设有碳布的两层锌网进行辊压，得到压制锌网；辊压时锌网的压下率为10
‑
50％；2)将压制锌网置于石墨烯分散液中浸泡，取出，干燥；3)在步骤2)中干燥后的压制锌网的两个表面涂覆导电浆料，干燥，即得；导电浆料中含有导电聚合物。
[0027]步骤1)中所述锌网为复合锌网，复合锌网由包括如下步骤的方法制得：在锌网的
网孔中填充锡粉，然后将填充有锡粉的锌网在惰性气氛下于250
‑
400℃下保温20
‑
50min，得到复合锌网。
[0028]步骤1)中向锌网中填充锡粉时，将锌网的一个表面粘结聚合物薄膜，然后将锌网平放，使粘结有聚合物膜的一面朝下，另一面朝上；然后向锌网上撒锡粉，刮平。
[0029]锌网采用斜拉锌网或冲孔锌网。锌网的网孔的孔径为0.5
‑
3mm。锡粉的粒径为100
‑
200目。聚合物薄膜为聚乙烯膜或聚丙烯膜。
[0030]步骤1)中惰性气氛为氮气或氩气。在惰性气氛下于250
‑
400℃下保温20
‑
50min后，在惰性气氛下自然冷却至室温。
[0031]步骤1)中热压的压力为1
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10MPa，优选为2
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5MPa。热压时的温度为60
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120℃，优选为80
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100℃。压下率包括了热压和辊压时的压制产生的变形。
[0032]步骤2)中浸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌二次电池用复合集流体，其特征在于，包括基体以及设置在基体上的导电层，包括两层金属层以及夹设在两层金属层之间的碳布层，金属层包括锌网，锌网和/或碳布的网孔中填充有锡；导电层包括导电聚合物、导电碳材料。2.根据权利要求1所述的锌二次电池用复合集流体，其特征在于，导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的任意一种。3.一种锌二次电池用复合集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）在两层锌网之间夹设一层碳布，然后对夹设有碳布的两层锌网进行热压，然后将夹设有碳布的两层锌网进行辊压，得到压制锌网；辊压时锌网的压下率为10
‑
50%；2）将压制锌网置于石墨烯分散液中浸泡，取出，干燥；3）在步骤2）中干燥后的压制锌网的两个表面涂覆导电浆料，干燥，即得；导电浆料中含有导电聚合物。4.根据权利要求3所述的锌二次电池用复合集流体的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述锌网为复合锌网，复合锌网由包括如下步骤的方法制得：在锌网的网孔中填充锡粉，然后将填充有锡粉的锌网在惰性气氛下于250
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400℃下保温20
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50min，得到复合锌网。5.根据权利要求4所述的锌二次电池用复合集流体的制备方法，其特征在于，锌网的网孔的孔径为0.5
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3mm；锡粉的粒径为100
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200目。6.根据权利要求3所述的锌二次电池用复合集流体的制备方法，其特征在于，步骤1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐松，王明煜，李亮生，赵梁栋，上官恩波，
申请(专利权)人：河南超力新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：