【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学储能器件，具体涉及一种水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法。
技术介绍
1、随着能源危机和环境污染的不断加重，人们迫切需要清洁能源来代替传统能源的消耗。近些年，新能源电动汽车和移动电子产品兴起，加速了清洁、可持续能源的发展。而锂离子电池因其能量密度高受到了商业化的应用。但是，由于锂资源稀缺、商业成本高、安全性差，所以人们急需寻找其替代品。
2、锌离子电池因其高安全性、环境友好、高理论容量(820mah/g)等优点，在新一代大型储能系统的应用中显示出巨大的潜力。而且，由于其使用的是水系电解质，有较高的离子电导率，使得锌离子电池拥有更高的容量。然而，在电池的充放电过程中，锌离子的不均匀沉积极易在锌负极表面生长出枝晶，枝晶的形成会消耗大量的活性材料，降低库伦效率，严重的还会刺穿隔膜，造成电池短路。其次，发生析氢反应生成的氢气会增加电池内部压力，造成电池膨胀和电解质泄露。这些问题阻碍了水系锌离子电池的商业化发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，解决锌负极枝晶生长的问题，延长电池的循环寿命。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，包括如下步骤：
4、1)将一定质量的柠檬酸钠和尿素放入研钵内混合，并在室温环境下进行研磨；
6、3)将冷却后的产物用盐酸、去离子水和无水乙醇进行洗涤3-4次并离心，取沉淀物真空干燥，获得产物n-pc；
7、4)将干燥后的产物n-pc和聚偏二氟乙烯加入到有机溶剂中，在室温搅拌下获得浆料，该浆料即为水系锌离子电池金属锌负极保护层。
8、进一步地，步骤1)中，柠檬酸钠和尿素的质量比为5～10：0～1。
9、进一步地，步骤2)中，管式炉的升温速率为2～5℃/min，保温时间为1～3h。
10、进一步地，步骤3)中，所用盐酸的浓度为0.1～1mol/l，干燥温度为60～80℃。
11、进一步地，步骤4)中，n-pc和聚偏二氟乙烯的质量比8～10:1，搅拌速度为400～500r/min，搅拌时间为6～8h。
12、进一步地，步骤4)中，有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
13、本专利技术还提供一种水系锌离子电池金属锌负极保护层，由上述的制备方法制备得到。
14、本专利技术还提供一种极片，由上述的浆料涂覆在锌箔上，经真空干燥获得，记为zn@n-pc极片。
15、进一步地，真空干燥的温度为60～80℃，干燥时间为6～12h，浆料涂覆方式采用刮涂法。
16、本专利技术还提供一种极片在制备水系锌离子电池方面的应用，水系锌离子电池所用的电解液为2mol/l znso4溶液。
17、本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术提供一种水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，该制备方法设计科学合理，只需要通过一步高温煅烧，工艺简单，在锌离子电池的实际应用方面具有较大的应用前景。
19、2、本专利技术制备得到的水系锌离子电池金属锌负极保护层为独特的n-pc网络结构，这种结构可以平衡电场分布，诱导均匀电解质通量，引导锌离子均匀沉积，从而达到抑制枝晶生长的目的，同时避免了刺破隔膜造成短路的后果，极大改善电池的循环稳定性和电化学性能。
20、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
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1.一种水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤1)中，柠檬酸钠和尿素的质量比为5～10：0～1。
3.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤2)中，管式炉的升温速率为2～5℃/min，保温时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所用盐酸的浓度为0.1～1mol/L，干燥温度为60～80℃。
5.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤4)中，N-PC和聚偏二氟乙烯的质量比8～10:1，搅拌速度为400～500r/min，搅拌时间为6～8h。
6.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤4)中，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
7.一种水系锌离子电池金属锌负极保护层，其特征在于：由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到
8.一种极片，其特征在于，由权利要求7所述的浆料涂覆在锌箔上，经真空干燥获得，记为Zn@N-PC极片。
9.根据权利要求8所述的极片，其特征在于，真空干燥的温度为60～80℃，干燥时间为6～12h，浆料涂覆方式采用刮涂法。
10.根据权利要求8所述的极片在制备水系锌离子电池方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤1)中，柠檬酸钠和尿素的质量比为5～10：0～1。
3.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤2)中，管式炉的升温速率为2～5℃/min，保温时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所用盐酸的浓度为0.1～1mol/l，干燥温度为60～80℃。
5.根据权利要求1所述的水系锌离子电池金属锌负极保护层的制备方法，其特征在于：步骤4)中，n-pc...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦清清，李启文，周文东，邢世龙，李俊哲，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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