锌镍电池双极片的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种锌镍电池双极片的制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
锌镍电池双极片的制备方法和应用


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及锌镍电池双极片的制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]锌镍电池具有放电电流大
、
充电速度快的优势，与锂电池相比，锌镍电池适用温度范围广
、
充放电倍率高
、
安全和环保性好，在动力电池领域具有广阔应用前景，尤其适合作为高功率等动力电池使用
。
随着新能源汽车技术的发展，对续航里程和充电时间的要求提高，要求与之适配的动力电池需要具备更高的能量密度和更短的充电时间
。
[0003]对于常规的电池结构，需要使用极耳
、
极柱
、
端子
、
连接条等诸多导电部件进行串联，既增加了电池的重量和体积，又增加了电池的电阻，影响电池优越特性的发挥；同时电池极片在充放电过程中有趋近原则，即活性物质在趋近极耳的部分开始反应，然后再慢慢向趋远处进行反应，使得趋近极耳部分的活性物质反应更加频繁，影响极片的一致性，不利于电池电性能的充分发挥，限制了锌镍电池在动力电池中的使用
。
[0004]因此，优化电池结构，以满足轻量化的发展要求，并提高极片在充放电循环过程中的一致性，提高充电时效，对促进锌镍电池的产业化应用具有重要意义
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种锌镍电池双极片的制备方法，电极之间无需采用连接件串联，降低了电池组的重量，且电流传导一致性好
。
[0006]本专利技术还提出采用上述的制备方法制得的锌镍电池双极片
。
[0007]本专利技术还提出包含上述的锌镍电池双极片的锌镍电池
。
[0008]本专利技术还提出上述的锌镍电池的应用
。
[0009]具体而言，本专利技术第一方面的实施方式涉及一种锌镍电池双极片的制备方法，包括步骤：
[0010]将石墨烯与碳纳米管混合后与4‑
乙炔基苯胺进行加成反应，得氨基改性导电材料；
[0011]将所述氨基改性导电材料与吖啶酮磺化物进行磺化反应，得磺化导电材料；
[0012]将所述磺化导电材料与粘结剂混合制浆，得到浆料；
[0013]将正极集流体
、
负极集流体用所述浆料粘接，得到锌镍电池双极片
。
[0014]根据本专利技术第一方面实施方式的锌镍电池双极片的制备方法，至少具有如下有益效果：
[0015]4‑
乙炔基苯胺
(CAS
：
14235
‑
81
‑
5)
的端炔基容易与石墨烯发生加成反应，进而在石墨烯表面引入氨基，再利用吖啶酮磺化物
(CAS
：
61556
‑
11
‑4，结构式如下
)
与氨基反应，使
[0016][0017]4‑
乙炔基苯胺中的苯环通过磺酰基与吖啶酮环连接，形成大
π
键共轭结构
。
该大
π
键共轭结构含有氨基
、
磺酰胺基等极性基团，可以通过氢键
、
电荷相互作用等与石墨烯表面相互吸引，并降低片层之间的范德华力，促进石墨烯片层分散
。
碳纳米管与石墨烯表面特性相似，也具有类似的作用机理，进而通过引入4‑
乙炔基苯胺和吖啶酮磺化物的分子结构，也提高了碳纳米管的分散性，同时，利用极性共轭结构存在的静电斥力，使得碳纳米管更倾向于分布在石墨烯片层之间的空隙处，更容易与石墨烯片层搭接形成导电网络，提高导电性
。
[0018]苯环和吖啶酮具有共轭刚性结构，通过与石墨烯片层相互吸引，抑制石墨烯片在后期加工过程中发生卷曲，以更好地发挥石墨烯的导电性
。
[0019]极性共轭结构能增加石墨烯和碳纳米管对粘结剂的亲和性
(
极性基团提高对极性粘结剂的亲和力，共轭结构提高对非极性粘结剂的亲和力
)
，保证其在粘结剂中的分散性，提高导电性和均一性
。
[0020]基于浆料优异的导电性，将正极集流体和负极集流体用浆料粘接
、
干燥后，就实现了正极集流体和负极集流体的导电连接，可视为将一个电池单元的正极与待串联电池单元的负极预先背靠背导电连接，在后续电池组装过程中，不需要使用连接件进行串联，电流在正负极垂直方向传输，电流传导一致性好，能够极大地发挥锌镍电池的优越性能，同时电池内电量能够快速释放，利于缩短充电时间
。
[0021]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述石墨烯的片径不超过
10
μ
m。
[0022]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述石墨烯的厚度为1‑
5nm。
选择更薄的石墨烯原料，有利于石墨烯片层剥离
。
[0023]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述碳纳米管为多壁碳纳米管
。
相对于单壁碳纳米管，多壁碳纳米管在成本和分散性上具有优势
。
[0024]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述碳纳米管的直径为5‑
50nm。
[0025]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述碳纳米管的长度为1‑
10
μ
m。
[0026]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述石墨烯与碳纳米管的质量比为3‑
5:1。
[0027]优化石墨烯和碳纳米管的尺寸
、
用量等参数选择，以在保证导电性的同时，降低添加量
。
[0028]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，石墨烯与碳纳米管的总质量与4‑
乙炔基苯胺的质量比为
1:2
‑
3。
[0029]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述加成反应在醇溶剂中进行，具体可以选择乙醇
。
[0030]实际操作中，可以将石墨烯和碳纳米管先分散在醇溶剂中，分散过程进行超声或搅拌处理
。
[0031]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述加成反应的温度为
20
‑
50℃。
[0032]随着反应温度的升高，反应过程中可以进行回流，以回收挥发的溶剂
。
[0033]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述加成反应的时间为3‑
10h。
随着加成反应温度的增加，反应时长可以适当缩短
。
[0034]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，还包括对所述加成反应后的产物进行洗涤和干燥
。
具体而言，洗涤采用醇溶剂进行
。
[0035]根据本专利技术第一方面的一些实施方式，所述氨基改性导电材料与吖啶酮磺化物的质量比为...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锌镍电池双极片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将石墨烯与碳纳米管混合后与4‑
乙炔基苯胺进行加成反应，得氨基改性导电材料；将所述氨基改性导电材料与吖啶酮磺化物进行磺化反应，得磺化导电材料；将所述磺化导电材料与粘结剂混合制浆，得到浆料；将正极集流体
、
负极集流体用所述浆料粘接，得到锌镍电池双极片
。2.
根据权利要求1所述的锌镍电池双极片的制备方法，其特征在于：所述石墨烯的片径不超过
10
μ
m
，和
/
或所述石墨烯的厚度为1‑
5nm。3.
根据权利要求1所述的锌镍电池双极片的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管的直径为5‑
50nm
，和
/
或所述碳纳米管的长度为1‑
10
μ
m。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的锌镍电池双极片的制备方法，其特征在于：所述石墨烯与碳纳米管的质量比为3‑
5:1
，和
/
或所述石墨烯与碳纳米管的总质量与4‑
乙炔基苯胺的质量比为
1:2
‑3，和
/
或所述氨基改性导电材料与吖啶酮磺化物的质量比为
1:2
‑
3。5.
根据权利要求1所述的锌镍电池双极片的制备方法，其特征在于：所述加成反应在醇溶剂中进行，和
/
或所述加成反应的温度为
20
‑
50℃
，和
/<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永江，栗佳，于红利，陈学文，刘艳花，
申请(专利权)人：湖南源达新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：