【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气电池，具体涉及锌空气电池用锌负极及其制备方法。
技术介绍
1、锌空气电池具有能量密度高、成本低、安全性高的优点，有望成为下一代电化学储能器件的杰出代表之一。然而传统锌空气电池负极大都选用不同厚度的锌板，存在严重的钝化和枝晶生长，在充放电过程中锌板电化学可逆性差，导致电池放电容量低，循环寿命短等问题，从而限制了其应用。为了解决锌板负极带来的问题，人们将活性物质和粘结剂均匀混合，直接干燥做成锌饼，从而达到提高电池的放电性能和放电容量的目的。但是，锌饼干燥后易开裂脱膏的问题，会造成电解液泄露，影响电池放电性能。同时锌饼还存在储存自放电的问题，且在充放电过程中会参与电化学反应，最终导致电池的放电容量有提高但并不能得到维持，电池循环寿命短等问题。此外，由于负极反应产物氧化锌的导电性特别差，导致电池电阻变大，电池充电接收能力差，最终降低电池容量的问题，目前还没有完善的解决方法。
2、中国专利cn115312685a，公开了一种水系锌离子电池金属锌负极的保护层及其金属锌负极的制备方法。以重量百分含量表示，所述保护层的原料组成主要为活性材料70~90％、导电剂5~15％和粘结剂5~15％。将称取的活性材料、导电剂和粘结剂进行研磨混合，混合后加入n-甲基吡咯烷酮或者蒸馏水搅拌均匀，得到保护涂层浆液；所得涂层浆液均匀涂覆在金属锌负极上，然后依次进行刮膜、干燥、辊压和裁剪工序，得到新型涂层保护的水系锌离子电池金属锌负极。该专利技术以廉价的阳离子交换材料作为金属锌负极保护层活性物质，以抑制锌离子电池在充放电过程中金属锌负极
3、中国专利cn104269557b，公开了一种锌镍二次电池的锌负极添加剂的应用。通过该应用能够改善氧化锌的形变和枝晶，并改善导电性、电阻率、沉积形态和速率等其它性能。同时解决了氧化锌的形变、枝晶和循环性能差以及阴离子型锌基水滑石放电比容量低的问题。但水滑石和氧化锌的导电性很差，电池不可避免的存在放电容量低的问题，两者搭配作为负极时，电池性能虽有改善但未从根本上解决容量低的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锌空气电池用锌负极，具有更强的结构稳定性、比容量高、能量密度高、循环性能好等优点；
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种锌空气电池用锌负极的制备方法，工艺简单，科学合理，生产高效。
3、本专利技术所采取的技术方案如下：
4、所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，包括以下步骤：
5、（1）锌膏制备：将锌粉和氧化锌粉加入到搅拌装置中，搅拌均匀后加入纤维和导电剂，继续搅拌后加入粘结剂，继续搅拌，制得锌膏，制备过程中需要控温；
6、（2）负极板栅制备：将步骤（1）制备的锌膏均匀涂覆按压到镀锌铜网上，得到负极板栅；
7、（3）负极板栅固化：将步骤（2）得到的负极板栅放入恒温恒湿装置中进行固化，即得锌空气电池用锌负极。
8、所述的步骤（1）中，锌膏由以下质量百分数的原料组成：锌粉65~85％，氧化锌粉4~15％，粘结剂5~10％，纤维0.2~1％，导电剂5~10%。
9、所述的步骤（1）中，锌膏制备过程中温度≤50℃。
10、所述的步骤（1）中，导电剂为乙炔黑、导电炭黑、super p、碳纳米管或石墨烯中的一种。
11、所述的步骤（1）中，纤维为涤纶纤维、腈纶纤维、聚酯纤维、超细玻璃纤维或聚丙烯纤维中的一种，纤维长度≤1cm，单纤细度为0.1~0.5d。
12、所述的步骤（1）中，粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、水性聚氨酯或丁苯胶乳中的一种。
13、所述的步骤（2）中，镀锌铜网的制备方法为：将孔径为0.5~2mm的铜网放入磷酸溶液中进行表面腐蚀，然后采用冷电镀法在腐蚀后的铜网表面镀上0.1~2mm厚的锌层，即得镀锌铜网。
14、所述的步骤（2）中，涂覆按压的压力为0.5~1.5mpa/cm2，按压时间为30min，载荷量为15~21mg/cm2。
15、所述的步骤（3）中，固化方法为：先在温度10~25℃，相对湿度50~80%的条件下固化0.5~2h，然后在温度55~75℃，相对湿度≤20%的条件下继续固化30~40h。
16、所述的锌空气电池用锌负极，由上述的锌空气电池用锌负极的制备方法制备得到。
17、本专利技术所述的技术方案，关键在于将常规的负极集流体变为镀锌铜网，铜具有更好的电子传输能力和耐腐蚀性能，能够更好的提高锌空气电池放电性能，延长锌空气电池循环寿命。将铜网基底先经过化学方法处理，使其表面出现一些大大小小、深浅不一的裂痕。然后再在其表面涂覆按压0.1~2mm的锌膏层，可以使锌膏更容易与铜网结合且不易脱落，解决了锌膏与铜网结合的问题，加强了铜网与锌膏的连接，减轻了电池极化，提高了电池正常使用过程的充电接受能力。
18、本专利技术所述的技术方案，关键在于锌膏制备过程中加入纤维和导电剂，为锌的沉积/溶解提供更多的位点，可以更好的完成锌离子脱嵌。锌空气电池随着充放电次数的增加，负极产物氧化锌的量也在逐渐增加，由于氧化锌导电性差，因此电池电阻变大，电极孔隙和反应面积减小，从而降低了电池放电容，电池倍率性能差。本专利技术在锌膏制备过程中加入导电剂，可以增加电极导电性，减小锌空气电池负极的反应电阻，增加电池放电容量和倍率性能。纤维可作为离子传输通道的骨架及负极锌膏间连接体，以提高锌负极的离子传输效率和结构稳定性，进而提高锌空气电池的放电性能和循环性能。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
20、（1）本专利技术所述的锌空气电池用锌负极，在不添加电池制造设备的情况下，通过优化原材料指标，调整锌膏制备工艺和固化程序，显著增加了锌负极的电化学性能，更好的抑制了锌枝晶的生长，提高了负极放电容量，改善锌负极的可逆性，从而使电池的放电容量、倍率性能和循环寿命得到了大大提升，进而加速了锌空气电池技术推广和应用；
21、（2）本专利技术所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，工艺简单，操作方便，科学合理，生产高效。
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1.一种锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，锌膏由以下质量百分数的原料组成：锌粉65~85％，氧化锌粉4~15％，粘结剂5~10％，纤维0.2~1％，导电剂5~10%。
3.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，锌膏制备过程中温度≤50℃。
4.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，导电剂为乙炔黑、导电炭黑、Super P、碳纳米管或石墨烯中的一种。
5.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，纤维为涤纶纤维、腈纶纤维、聚酯纤维、超细玻璃纤维或聚丙烯纤维中的一种。
6.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、水性聚氨酯或丁苯胶乳中的一种。
7.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌
8.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，涂覆按压的压力为0.5~1.5MPa/cm2，载荷量为15~21mg/cm2。
9.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，固化方法为：先在温度10~25℃，相对湿度50~80%的条件下固化0.5~2h，然后在温度55~75℃，相对湿度≤20%的条件下继续固化30~40h。
10.一种锌空气电池用锌负极，其特征在于，由权利要求1~9任意一项所述的锌空气电池用锌负极的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，锌膏由以下质量百分数的原料组成：锌粉65~85％，氧化锌粉4~15％，粘结剂5~10％，纤维0.2~1％，导电剂5~10%。
3.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，锌膏制备过程中温度≤50℃。
4.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，导电剂为乙炔黑、导电炭黑、super p、碳纳米管或石墨烯中的一种。
5.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，纤维为涤纶纤维、腈纶纤维、聚酯纤维、超细玻璃纤维或聚丙烯纤维中的一种。
6.根据权利要求1所述的锌空气电池用锌负极的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐慧芹，吴涛，王玉莹，李敏，张杰，陈龙霞，张存春，
申请(专利权)人：淄博火炬能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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