【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电极材料制备，具体涉及一种锌金属复合电极的制备方法及其应用。
技术介绍
1、水系锌离子电池是一种基于锌离子在电池中的反应来储存和释放能量的电池。相比传统的锂离子电池，它具有以下几个优势：1.安全性高：水系锌离子电池使用的是水溶液作为电解质，相比常见的有机溶剂电解质，水溶液更加稳定且更安全。它不容易发生火灾或爆炸等安全隐患。2.资源丰富：锌是地壳中丰富的金属元素之一，储量大且分布广泛。相比之下，锂在地壳中的储量相对较少，主要集中在少数国家或地区，导致锂资源供应的局限性。使用锌作为基础材料，水系锌离子电池具有更好的资源可持续性。3.能量密度高：水系锌离子电池具有较高的能量密度，可以储存更多的能量。与传统的铅酸电池相比，水系锌离子电池的能量密度更高，能够提供更长的使用时间和更高的功率输出。4.成本低廉：由于锌是一种非常常见且廉价的金属，水系锌离子电池的制造成本相对较低。这降低了电池的商业化成本，有助于推动大规模应用。5.环境友好：水系锌离子电池使用水溶液作为电解质，相比传统的有机溶剂电解质，其环境影响更小。此外，锌资源丰富，回收利用率高，有利于减少对环境的负面影响。水系锌离子电池仍然处于发展阶段，目前在能量密度和循环寿命等方面还存在一些挑战，需要进一步的研究和改进。
2、在锌离子电池中，锌负极是至关重要的组成部分，它直接影响着电池的性能和稳定性，锌负极材料的研究是锌离子电池研究的关键技术之一。锌离子电池的发展受到了锌金属负极的限制，主要是由于锌在充放电过程中容易发生体积膨胀、枝晶生长等问题导致电极失效。因此，
3、目前，大多数专利主要聚焦在锌负极表面保护方面，关于如何制备含有金属集流体与锌复合的专利技术少之又少。已公开的中国专利cn202310616349.7中涉及到“一种二维锌负极活性材料及其制备和在水系锌离子电池中的应用”的技术，其中主要以锌粉为活性材料通过涂覆的方式与集流体进行复合。然而，锌粉由于表面氧化层的存在，锌粉颗粒之间的接触电阻较大，因此其电化学性能会受到较大的影响。中国专利202310379919.5中涉及到“一种具有有序层状结构的zn-cu复合材料电极及其制备方法和水系锌离子电池”，其中主要将锌箔和铜箔交替压制在一起的方式制备复合材料，这种方式制备的材料不具有良好的孔道结构，受到多层铜箔的阻碍，并不利于锌离子的传输和扩散。同时，也有很多专利涉及到通过电化学沉积法制备锌负极，改技术特点需要较大的能耗，同时有造成环境污染的可能，因此不适合实现产业化的实际应用。为了解决上述问题，本申请提出一种一种锌金属复合电极的制备方法及其在制备锌离子电池上的应用。
技术实现思路
1、为了克服现有制备技术的缺陷，本专利技术目的在于提供一种锌金属复合电极的制备方法，以提高锌金属负极的电化学稳定性。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种锌金属复合电极的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、准备多孔金属网和金属锌片或锌合金片，对多孔金属网和金属锌片或锌合金片进行表面除油和除氧化层处理；
5、s2、对表面处理后的多孔金属网和金属锌片或锌合金片进行剪裁，然后将一定尺寸的金属锌片或锌合金片与多孔金属网对齐叠放在一起；其中，金属锌片或锌合金片的尺寸小于多孔金属网的尺寸，预留一定尺寸的多孔金属网作为极耳；
6、s3、在0～150℃下，向叠放在一起的多孔金属网和锌片施加压力使其形成复合的一体化电极；
7、s4、在流动保护气环境下，对s3中所得的复合的一体化电极进行热处理。
8、优选地，s1中所述多孔金属网的材质为不锈钢、铜、镍、钛、锡、铝、铁纯金属网或含上述金属的合金网，所述多孔金属网的厚度为0.01～20000微米，孔隙大小为10～1000目或孔隙率为10～200ppi。
9、优选地，s1中所述金属锌片为纯锌片，所述锌合金片为锌与铜、铁、钛、锡、铝、钴、镍、银、金、铂、钌、铅以及稀土金属形成的二元或多元合金，其中锌在合金中的质量分数为20％～99.99％。
10、优选地，s1中所述表面除油包括机械清洗和溶剂清洗，其中，所述机械清洗包括使用刷子、喷枪或喷淋设备将金属表面的油脂物理去除；所述溶剂清洗是使用溶剂溶解金属表面的油脂和污垢，然后通过擦拭或冲洗将其清除，所使用的溶剂包括但不限于丙酮、酒精、石油醚、碱性溶液或表面活性剂溶液；所述除氧化层通过稀盐酸或稀硝酸溶液浸泡实现。
11、优选地，s2中所述金属锌片或锌合金片与多孔金属网对齐叠放在一起，其中可交替叠放一层或多层。
12、优选地，s2中所述预留一定尺寸的多孔金属网作为极耳，所述预留极耳的尺寸为1～500mm。
13、优选地，s3中所述向叠放在一起的多孔金属网和锌片施加压力使其形成复合的一体化电极，其中加压操作通过轧制和平板压力机床实施。
14、优选地，s4中所述的流动保护气环境为氮气、氩气或氩氢混合气，处理温度为25～600℃。
15、利用上述锌金属复合电极的制备方法所制备的锌金属复合电极，所述电极为由多孔金属与锌或锌合金压制成的电极片，所述电极片厚度0.01～20000微米。
16、利用上述锌金属复合电极在制备锌离子电池电极上的应用，具体包括：将得到的极片进行剪裁，然后以二氧化锰、普鲁士蓝类似物或磷酸钒钠等材料对正极材料制备正极片并组装电池，隔膜采用玻璃纤维膜和聚乙烯膜，电解液为含锌离子的水系电解质。
17、有益效果
18、本专利技术提出一种锌金属复合电极的制备方法，相比现有的工艺技术，该方法制备路径简单，并不依赖复杂的设备，有利于降低能耗和工艺成本，易于实现工业化大规模生产；同时进一步提出该方法在制备锌金属复合电极及锌离子电池上的应用，所制备的锌金属复合电极，既能够保证良好的电化学活性，同时还能够保证良好的电导率，同时多孔金属作为集流体的孔隙结构能够满足锌离子的有效扩散和可逆沉积，还能够有效抑制锌枝晶的生长，进而使得材料表现出高的循环稳定性，大的能量密度和良好的倍率特性。
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1.一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，S1中所述多孔金属网的材质为不锈钢、铜、镍、钛、锡、铝、铁纯金属网或含上述金属的合金网，所述多孔金属网的厚度为0.01～20000微米，孔隙大小为10～1000目或孔隙率为10～200PPI。
3.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，S1中所述金属锌片为纯锌片，所述锌合金片为锌与铜、铁、钛、锡、铝、钴、镍、银、金、铂、钌、铅以及稀土金属形成的二元或多元合金，其中锌在合金中的质量分数为20％～99.99％。
4.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，S1中所述表面除油包括机械清洗和溶剂清洗，其中，所述机械清洗包括使用刷子、喷枪或喷淋设备将金属表面的油脂物理去除；所述溶剂清洗是使用溶剂溶解金属表面的油脂和污垢，然后通过擦拭或冲洗将其清除，所使用的溶剂包括但不限于丙酮、酒精、石油醚、碱性溶液或表面活性剂溶液；所述除氧化层通过稀盐酸或稀硝酸溶液浸泡实现。
5.根据权
6.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，S2中所述预留一定尺寸的多孔金属网作为极耳，所述预留极耳的尺寸为1～500mm。
7.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，S3中所述向叠放在一起的多孔金属网和锌片施加压力使其形成复合的一体化电极，其中加压操作通过轧制和平板压力机床实施。
8.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，S4中所述的流动保护气环境为氮气、氩气或氩氢混合气，处理温度为25～600℃。
9.根据权利要求1所述的锌金属复合电极的制备方法所制备的锌金属复合电极，其特征在于，所述电极为由多孔金属与锌或锌合金压制成的电极片，所述电极片厚度0.01～20000微米。
10.如权利要求9所述的锌金属复合电极在制备锌离子电池电极上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，s1中所述多孔金属网的材质为不锈钢、铜、镍、钛、锡、铝、铁纯金属网或含上述金属的合金网，所述多孔金属网的厚度为0.01～20000微米，孔隙大小为10～1000目或孔隙率为10～200ppi。
3.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，s1中所述金属锌片为纯锌片，所述锌合金片为锌与铜、铁、钛、锡、铝、钴、镍、银、金、铂、钌、铅以及稀土金属形成的二元或多元合金，其中锌在合金中的质量分数为20％～99.99％。
4.根据权利要求1所述的一种锌金属复合电极的制备方法，其特征在于，s1中所述表面除油包括机械清洗和溶剂清洗，其中，所述机械清洗包括使用刷子、喷枪或喷淋设备将金属表面的油脂物理去除；所述溶剂清洗是使用溶剂溶解金属表面的油脂和污垢，然后通过擦拭或冲洗将其清除，所使用的溶剂包括但不限于丙酮、酒精、石油醚、碱性溶液或表面活性剂溶液；所述除氧化层通过稀盐酸或稀硝酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙连山，刘万强，张禹，吴立强，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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