一种锌负极的三维功能层、其原位制备方法和电池技术

本发明专利技术公开了一种锌负极的三维功能层、其原位制备方法和电池，所述锌负极的功能层是通过电化学的方法原位制备微观尺度下的三维拓扑锌层，该结构的锌负极使锌颗粒在微观尺度下规则分布。本发明专利技术所提供的锌负极的三维功能层，能够有效地缓冲循环过程中锌负极出现的体积收缩膨胀问题，保障电子连通网络的连续性，避免锌负极的粉化和锌枝晶的产生，保持长期循环后锌负极的完整性，从而有效地提高水系锌离子电池的库伦效率和延长循环寿命。该制备方法操作简单，耗能低，可大规模操作。利用本发明专利技术所述制备的锌负极三维功能层可以制备出具有优异的循环稳定性和安全性能的水系锌离子电池，推进高比能量水系锌离子电池的实用进程。推进高比能量水系锌离子电池的实用进程。推进高比能量水系锌离子电池的实用进程。

【技术实现步骤摘要】
一种锌负极的三维功能层、其原位制备方法和电池


[0001]本专利技术属于水系锌离子电池
，具体涉及一种锌负极的三维功能层、其原位制备方法和电池。

技术介绍

[0002]水系锌离子电池因其理论重量体积容量高，相对较低的氧化还原电位，环境友好，成本低廉，易于大规模生产，锌离子电池在大规模能源存储应用方面前景广阔。然而金属锌作为负极，在长期循环过程中，其体积会经历反复的收缩与膨胀，频繁的体积变化可能会导致电子接触失活致电极粉化。同时在电池充放电循环过程中，由于金属锌不均匀的沉积溶解，在负极表面易生长枝晶，枝晶与金属基体附着力差，易脱离负极形成“死锌”，极片最终粉化。这些都对电池造成容量衰减、库伦效率下降和循环寿命衰减等不利影响，极大地限制了水系锌离子电池的实际应用。近年来，针对锌负极的优化提出了一系列的策略，包括锌金属负极的宏观三维结构设计，涂层保护，电解液改性。这些策略虽能有效缓解枝晶问题，但制备过程繁琐，或成本较高，或降低电池能量密度，极大程度上阻碍了水系锌离子电池的实际应用。

技术实现思路

[0003]针对水系锌离子电池中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌负极的三维功能层，其特征在于，所述三维功能层是金属锌在特定电解液中通过电化学方法原位获得；所述的特定电解液是以双三氟甲磺酸锌为溶质，以磷酸三乙酯和水的混合溶液为溶剂得到的溶液，所述三维功能层内部分布孔洞形成三维贯通的拓扑网络结构。2.根据权利要求1中所述的锌负极的三维功能层，其特征在于，所述孔洞的孔径小于10nm。3.根据权利要求1中所述的锌负极的三维功能层，其特征在于，所述金属锌为锌片，泡沫锌，多孔锌中的一种或多种。4.根据权利要求3中所述的锌负极的三维功能层，其特征在于，所述金属锌的厚度为0.01mm～1mm。5.根据权利要求1中所述的锌负极的三维功能层，其特征在于，所述的特定电解液的溶剂为磷酸三乙酯和水按一定比例混溶，其中磷酸三乙酯的质量分数为10wt％～90wt％。6.根据权利要求5中所述的锌负极的三维功能层，其特征在于，所述特定电解液中双三氟甲磺酸锌的浓度为0.5～3.5mol L
‑1。7.根据权利要求1中所述的锌负极的三维功能层，其特征在于，所述的电化学方法为：以金属锌为负极，对锌负极进...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘慧霖，闫梦蝶，赵学松，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：