【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源材料，特别是涉及一种基于功能性保护层的锌离子电池负极、制备方法及锌离子电池。
技术介绍
1、随着环境危机与能源危机的加剧，国家大力鼓励发展清洁能源，然而电能即生即用的特点使得如何对电能进行存储成为一个关键性问题。在诸多的储能技术之中，电化学储能凭借其储能密度高，建设场地不受限制等优点正在蓬勃发展。其中锂离子电池因其拥有高能量密度已经占据了市场的主导地位。但锂资源的日益稀缺以及锂离子电池易燃的安全性问题使得我们迫切需要发展其他的新型绿色储能电池。其中，水系锌离子电池因其兼具高安全性、低成本性和环境友好性，受到了越来越多的关注。
2、锌离子电池因其使用水系电解液，相比于传统的有机电解液具有离子电导率高，安全，无毒，不可燃等优势。另外，金属锌负极具有理论比容量高(820mah g-1)，标准电极电位低(-0.763v)，析氢过电位高，资源丰富，成本低，安全，低毒性等优势，被认为是目前最有前景的锂离子电池替代品之一。但是，水系锌离子电池在电化学循环过程中，面临锌负极的枝晶生长以及锌负极与电解液界面副反应等问题，导致电池失效、容量衰减、循环寿命降低，严重限制了水系锌离子电池的实际应用。因此，如何改性锌负极的界面稳定性是水系锌离子电池应用发展的关键。
3、近两年来，通过在金属锌负极表面构筑一层界面修饰层被认为是一种有效改善金属锌负极循环性能的方法，目前已有不少关于锌负极界面改性方法的报道，这些界面修饰层通常能够隔绝电解液与金属锌负极的直接接触以抑制副反应的发生，并通过物理阻隔来抑制枝晶生长。但目前的
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种基于功能性保护层的锌离子电池负极，通过表面一层3d花状的功能性修饰层，实现水系锌离子电池的使用寿命和电化学性能的提高，适合工业化生产。
2、本专利技术的另一目的是提供一种基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法。
3、本专利技术的第三目的是提供一种锌离子电池。
4、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是，一种基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、配置znso4与cr(no3)3混合溶液；
6、s2、用600～1000目砂纸打磨高纯锌箔，然后使用去离子水和乙醇对打磨后的锌箔进行超声清洗；
7、s3、将s1配制好的混合溶液涂覆在s2处理过后的锌箔上，室温静置；
8、s4、将s3得到的锌箔用去离子水清洗并烘干。
9、进一步的，所述s1具体方法为：将znso4·7h2o晶体颗粒和cr(no3)3粉末溶解于去离子水中，得到锌离子浓度0.001～2mol·l-1、铬离子浓度0.001～0.5mol·l-1的znso4与cr(no3)3混合溶液。
10、进一步的，s3中静置的时间为5～60min；涂覆的方法包括辊涂、流延、旋涂的任意一种。
11、进一步的，s4的具体方法为：将步骤s3处理好的锌箔用去离子水清洗后，在75～85℃鼓风烘箱中干燥5～20min，得到功能性界面保护的金属锌负极。
12、进一步的，所述cr(no3)3粉末可替换为氯化铬或乙酸铬任意一种；所述znso4·7h2o晶体颗粒可替换为硫酸钠或硫酸钾任意一种。
13、进一步的，所述s2去离子水和乙醇的质量比为1：1。
14、进一步的，所述用于制备混合溶液的去离子水及用于清洗的去离子水均为电阻18-25mω的超纯水。
15、一种基于功能性保护层的锌离子电池负极，采用上述方法制得。
16、一种锌离子电池；电池负极为上述基于功能性保护层的锌离子电池负极。
17、与现有前技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过简单快速的处理方法，形成的花状锌铬化合物的功能性修饰层界面能够引导锌离子的均匀成核和高效沉积，减少极化和析氢腐蚀的副反应，并抑制了锌枝晶的生长，提高锌负极与电解质之间的界面稳定性，显著提升锌离子电池的电化学性能；本专利技术采用的原料廉价易得，方法简单，具有大规模使用的潜力，且本专利技术的制备工艺与现有技术的制备工艺相比，无需使用导电添加剂和粘结剂，避免了复杂的涂覆过程，可直接作为锌金属电池负极，提高了电池的循环稳定性、倍率性和安全性能，在便携式电子产品和智能电网等领域有着十分广阔的应用前景。
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1.一种基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述S1具体方法为：将ZnSO4·7H2O晶体颗粒和Cr(NO3)3粉末溶解于去离子水中，得到锌离子浓度0.001～2mol·L-1、铬离子浓度0.001～0.5mol·L-1的ZnSO4与Cr(NO3)3混合溶液。
3.根据权利要求1所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，S3中静置的时间为5～60min；涂覆的方法包括辊涂、流延、旋涂的任意一种。
4.根据权利要求1所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，S4的具体方法为：将步骤S3处理好的锌箔用去离子水清洗后，在75～85℃鼓风烘箱中干燥5～20min，得到功能性界面保护的金属锌负极。
5.根据权利要求1或2任一所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述Cr(NO3)3粉末可替换为氯化铬或乙酸铬任意一种；所述ZnSO4·7H2O晶体颗粒可替换为硫酸钠或硫
6.根据权利要求1所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述S2去离子水和乙醇的质量比为1：1。
7.根据权利要求1～4、6任一所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述用于制备混合溶液的去离子水及用于清洗的去离子水均为电阻18-25MΩ的超纯水。
8.一种基于功能性保护层的锌离子电池负极，其特征在于，采用如权利要求1～4、6任一项所述的方法制得。
9.一种锌离子电池；其特征在于，电池负极为权利要求8所述负极。
...【技术特征摘要】
1.一种基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述s1具体方法为：将znso4·7h2o晶体颗粒和cr(no3)3粉末溶解于去离子水中，得到锌离子浓度0.001～2mol·l-1、铬离子浓度0.001～0.5mol·l-1的znso4与cr(no3)3混合溶液。
3.根据权利要求1所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，s3中静置的时间为5～60min；涂覆的方法包括辊涂、流延、旋涂的任意一种。
4.根据权利要求1所述的基于功能性保护层的锌离子电池负极的制备方法，其特征在于，s4的具体方法为：将步骤s3处理好的锌箔用去离子水清洗后，在75～85℃鼓风烘箱中干燥5～20min，得到功...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏立南，李思琪，刘丹，赵斌，刘琼，李萍，张凡，韩晓刚，
申请(专利权)人：西安合容新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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