【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源材料，尤其涉及一种用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极。
技术介绍
1、基于当前全球社会对低碳环保的诉求日益剧增以及可持续发展的需求，人们迫切需求清洁可再生能源的开发。基于此，电化学储能技术因其设计简单以及产业化程度较高，被认为是一种具有广阔前景的候选储能系统。
2、当前，锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长等特点，在储能市场占据着主导地位，但由于锂资源丰富度低，成本高，且锂电池使用的有机电解液存在一定的毒性，且其本身燃点低，存在安全隐患等问题，严重阻碍了其大规模应用。因此，在对能量密度要求较为宽松的大规模静置型储能系统，以及短途使用的车载能源系统中，更为绿色安全、成本低廉的水系储能系统，将是一个更好的选择。
3、当前许多科学工作者在提升水系电池能量密度方面投入了大量研究。当前水系电池的稳定性瓶颈主要在于负极材料和电解液界面稳定性较差，其根源为负极材料在循环充放电过程中发生的自腐蚀或副产物氢气析出导致，为此，迫切需要开发一种耐蚀性好、副反应小的高性能负极材料。
4、当前关于水系电池负极材料的开发为一大热点，申请号cn116666628a的专利技术专利提出了一种用于水系电池的新型负极材料、水系电池及其制备方法，该负极活性材料在水系电解液中具有优良导电性，但该报道的活性材料较为单一，可能无法在水系储能器件领域大范围使用。申请号cn116082347a的专利技术专利提出了一种用于水系电池的新型吩嗪衍生物负极材料，该负极可在碱性电解液中长期存在不溶解，但在酸性电解液体系下其稳定
5、因此，开发出一种可规模化生产的，兼备高活性和耐蚀性，宽领域应用的新型电极，作为水系储能器件的金属型负极，对于提升水系储能装置的性能具有重要的研究和产业化意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极。
2、这种用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，包括：集流体基材、功能性外延材料和负极活性材料，集流体基材呈片状，厚度为5～100μm，集流体基材呈多孔结构，功能性外延材料和负极活性材料从内到外依次覆盖在集流体基材的表面；
3、功能性外延材料和负极活性材料的厚度小于集流体基材上多孔结构的孔径，即电极表面呈和集流体基材对应的多孔结构。
4、作为优选，集流体基材为碳基材或金属基材，碳基材为石墨纸或碳布，金属基材为不锈钢箔、钛箔、铜箔、镍箔、锌箔、不锈钢网、钛网、铜网、镍网、锌网、泡沫铜、泡沫镍或泡沫锌。
5、作为优选，功能性外延材料的厚度为1～20nm。
6、作为优选，功能性外延材料为钛、pbo2、ag、pani、cr、sio2和sn中的一种或多种。
7、作为优选，负极活性材料为锌、铅、锌的合金、锌铅合金和铅的合金中的一种或多种。
8、这种用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极的制备方法，包括以下步骤：
9、步骤一、对集流体基材进行表面处理；
10、步骤二、将处理后的集流体基材放入碱蚀刻液中进行表面蚀刻，形成多孔结构；
11、步骤三、在集流体基材表面添加功能性外延材料，形成功能性外延材料镀层；
12、步骤四、采用电化学或化学沉积方法，在功能性外延材料镀层上沉积一层负极活性材料，得到多孔高活性金属电极。
13、作为优选，步骤三中，镀层的方法为热镀、磁控溅射、化学镀、电镀和cvd中的一种或多种。
14、作为优选，步骤二中，碱蚀刻液为浓度为5～20g/l的氢氧化钠溶液，蚀刻时间50s以内，碱蚀刻温度20～45℃。
15、本专利技术的有益效果是：
16、1)本专利技术通过表面蚀刻使集流体基材表面呈现多孔结构，功能性外延材料和负极活性材料的厚度均为纳米极，远小于集流体基材上多孔结构的孔径，因此深浅不一的凹坑诱导电极表面呈现随集流体基材的多孔结构，提升了金属电极的活性。
17、2)本专利技术在集流体基材和负极活性材料之间设置有一层功能性外延材料，通过功能性外延材料与集流体基材的复合工艺，可显著提升电池在充放电过程中负极侧氢气析出过电位，从而降低电池在充放电循环过程中的析氢，达到抑制负极在电池循环充放电过程中的析氢腐蚀的目的，增强了负极耐蚀性。
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1.一种用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，包括：集流体基材、功能性外延材料和负极活性材料，集流体基材呈片状，厚度为5～100μm，集流体基材呈多孔结构，功能性外延材料和负极活性材料从内到外依次覆盖在集流体基材的表面；
2.根据权利要求1所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，集流体基材为碳基材或金属基材，碳基材为石墨纸或碳布，金属基材为不锈钢箔、钛箔、铜箔、镍箔、锌箔、不锈钢网、钛网、铜网、镍网、锌网、泡沫铜、泡沫镍或泡沫锌。
3.根据权利要求1所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，功能性外延材料的厚度为1～20nm。
4.根据权利要求1所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，功能性外延材料为钛、PbO2、Ag、PANI、Cr、SiO2和Sn中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，负极活性材料为锌、铅、锌的合金、锌铅合金和铅的合金中的一种或多种。
6.如权利要求1至5中任一所
7.根据权利要求6所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极的制备方法，其特征在于，步骤三中，镀层的方法为热镀、磁控溅射、化学镀、电镀和CVD中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极的制备方法，其特征在于，步骤二中，碱蚀刻液为浓度为5～20g/l的氢氧化钠溶液，蚀刻时间50s以内，碱蚀刻温度20～45℃。
...【技术特征摘要】
1.一种用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，包括：集流体基材、功能性外延材料和负极活性材料，集流体基材呈片状，厚度为5～100μm，集流体基材呈多孔结构，功能性外延材料和负极活性材料从内到外依次覆盖在集流体基材的表面；
2.根据权利要求1所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，集流体基材为碳基材或金属基材，碳基材为石墨纸或碳布，金属基材为不锈钢箔、钛箔、铜箔、镍箔、锌箔、不锈钢网、钛网、铜网、镍网、锌网、泡沫铜、泡沫镍或泡沫锌。
3.根据权利要求1所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，功能性外延材料的厚度为1～20nm。
4.根据权利要求1所述的用于水基电化学储能器件的多孔高活性金属电极，其特征在于，功能性外延材料为钛、...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋春翔，迟晓伟，王世杰，李卓斌，刘国娇，
申请(专利权)人：浙江浙能中科储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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