【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水系锌离子电池材料，特别的涉及一种马来酸锌金属阳极制备方法及其应用。
技术介绍
1、金属锌具有高安全性和低成本的优势，极大的刺激了水系锌离子电池的大规模电化学储能技术的创新。其中，地球上丰富的储量、高容量密度、低氧化还原电位(-0.76vvs.she)以及在水中的高稳定性使金属锌成为最具吸引力的水系锌离子电池阳极材料之一。然而，金属锌阳极在沉积/剥离锌离子的过程中存在严重的副反应(析氢和腐蚀)和锌枝晶生长过程，从而导致电池库仑效率(ce)降低，金属锌利用率降低，电池循环寿命变差。有文献报道，析氢反应与和金属锌枝晶的形成与电解质/阳极界面的稳定性有关。
2、内亥姆霍兹平面(ihp)定义为锌阳极上双电层(edl)的内平面。锌离子的脱溶和随后的电化学沉积发生在ihp，这决定了电极/电解质界面反应。一般情况下，一层锌离子和大量的水分子紧密吸附在锌阳极表面形成edl，由于静电斥力，近表面区域同时构建ihp。在这种情况下，不均匀电场引导锌离子迁移到易于沉积的部位，导致锌离子成核/溶解动力学紊乱。位于低浓度的锌离子区域的自由水也参与了析氢反应，同时形成了析氢副产物。许多方案被提出用于钝化金属锌不良界面反应，如构建人工界面保护层(angew.chem.int.ed.engl.2023,62,e202216934)、可控锌电沉积(adv.energymater.2021,11,2101299)和电解质优化工程(angew.chem.int.ed.engl.2020,59,23836)。然而，可控锌电沉积目前相关研究主要集
3、为此，提出一种马来酸锌金属阳极制备方法及其应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种马来酸锌金属阳极制备方法及其应用，其目的在于在金属锌阳极表面原位构建一层高锌离子迁移数的sei层，用于抑制析氢和腐蚀反应和锌枝晶生长，从而增加水系锌离子电池的循环寿命。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的，一种马来酸锌金属阳极，包括基底和马来酸锌层，所述马来酸锌层生长于所述基底表面，呈现颗粒状结构，所述马来酸锌层厚度为500nm～8μm，所述马来酸锌粒径为500nm～3μm，所述为锌箔、锌丝等所有锌金属制品。
3、优选的，所述马来酸锌层厚度为3μm～7μm。
4、优选的，所述述马来酸锌粒径为1μm～2μm。
5、一种马来酸锌金属阳极的制备方法，包括以下步骤：
6、s1.马来酸溶液的配制：将马来酸溶解在去离子水中，配制成质量分数为5％～30％的马来酸水溶液。
7、s2.将打磨好的锌箔浸泡在马来酸溶液中0.5～10分钟，马来酸溶液温度维持在20～60℃。
8、优选的，在所述步骤s1中，马来酸溶液质量分数为10％～20％。
9、优选的，在所述步骤s2中，锌箔浸泡时间为1～5分钟，马来酸溶液温度维持在25～35℃。
10、一种用于水系锌离子电池的阳极，包括上述的阳极。
11、本专利技术由于在锌片表面直接覆盖马来酸锌层，能够取得下列有益效果：
12、(1)本专利技术选择针对目前水系锌离子电池锌阳极在反复电镀/剥离过程中容易形成锌枝晶(易使电池短路)和副反应(腐蚀、析氢)的缺点，选择了马来酸锌覆盖在锌金属表面作为人工界面层，经验证，其腐蚀电流密度只有无人工界面层的纯锌箔的57.9％(腐蚀电流密度与腐蚀速率成正比)，循环寿命比无人工界面层的纯锌箔提高了120余倍；
13、(2)采用简单的浸泡法在金属锌表面原位构建一层高锌离子迁移数的马来酸锌sei层，经验证，其迁移数比无人工界面层的纯锌箔提高1.75倍，此外，原位构建sei层的方法相比于涂抹法制备的覆盖层，具有更强的附着力、简单的制备过程，可实现工业化生成和应用；
14、(3)马来酸锌层在水电解质中高度稳定，能有效降低锌成核的能垒，促进锌离子流动的电场均匀分布，提高金属锌的循环稳定性。
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1.一种马来酸锌金属阳极，其特征在于，包括基底和马来酸锌层，所述马来酸锌层生长于所述基底表面，呈现颗粒状结构，所述马来酸锌层厚度为500nm～8μm，所述马来酸锌粒径为500nm～3μm，所述基底为锌箔或锌丝中的一种。
2.根据权利要求1所述的马来酸锌金属阳极，其特征在于：所述马来酸锌层厚度为3μm～7μm。
3.根据权利要求所述的马来酸锌金属阳极，其特征在于：所述马来酸锌粒径为1μm～2μm。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的马来酸锌金属阳极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的马来酸锌金属阳极的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，马来酸溶液质量分数为10％～20％。
6.根据权利要求4所述的马来酸锌金属阳极的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中，锌箔浸泡时间为1～5分钟，马来酸溶液温度维持在25～35℃。
7.一种用于水系锌离子电池的阳极，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一项所述的阳极。
【技术特征摘要】
1.一种马来酸锌金属阳极，其特征在于，包括基底和马来酸锌层，所述马来酸锌层生长于所述基底表面，呈现颗粒状结构，所述马来酸锌层厚度为500nm～8μm，所述马来酸锌粒径为500nm～3μm，所述基底为锌箔或锌丝中的一种。
2.根据权利要求1所述的马来酸锌金属阳极，其特征在于：所述马来酸锌层厚度为3μm～7μm。
3.根据权利要求所述的马来酸锌金属阳极，其特征在于：所述马来酸锌粒径为1μm～2μm。
4.根据权利要求1-3...
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