【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锌电池领域，涉及一种高强度高黏附自修复聚合物、制备方法和应用。
技术介绍
1、电池作为一种高效电化学能源储存装置已被广泛应用于电动汽车和手机移动通讯等领域，但由于锂离子电池所用的有机电解液有毒且易燃，存在较大的安全隐患。同时，由于锂资源稀缺，锂离子电池的成本高昂，促使人们去大力发展绿色环保的高比容量新型电池体系。
2、二次锌电池由于其独特的电化学性质和低廉的成本有希望成为下一代高能量密度的电化学能源储存装置之一。金属锌具有价格低廉、无毒性、氧化还原电位低(-0.76v vs标准氢电极)及在水溶液中稳定性好等优点，被认为是锌基电池的理想负极。此外，锌电池大多采用水系电解液，更加的安全环保。而且，在空气中就可以完成锌电池的组装，更加地便捷，可有效降低生产成本。
3、然而，锌电池在不断的循环过程中，由于锌离子趋向于在负极上能量有利的电荷转移位点进行沉积，形成初始的小凸起。同时为了减小表面能，后续的锌离子也倾向于集中在这些小凸起处沉积，使其逐渐生长，成为初步的锌枝晶。由此引发的“尖端效应”会进一步加剧负极表面电场分布的不均匀程度，使得锌枝晶进一步生长，导致容量衰减，甚至是发生短路。此外，由于锌的电极电势相对于析氢电势较低，因此在锌电极表面，会自发发生腐蚀。锌腐蚀会使得电池自放电，这降低了锌的利用率和电池容量。此外，在电池的密闭空间内，随着腐蚀产生的氢气达到一定程度时，会造成电池内压增加，电池发生膨胀，累积到一定程度时，甚至会发生电解液泄露，大大缩短了锌电池的使用寿命。
4、文献1在锌负极
5、自修复聚合物材料作为一种新型的聚合物材料，因其可以自发修复物品损伤处而引起广泛关注。自修复聚合物材料的应用范围极为广泛，包括建筑材料、汽车、军用装备等领域。文献3报道了一种自修复聚合物材料3,5-btp-pdms，因其具有突出的机械性能、低温下的自主自修复性能以及在各种基底上的强粘合力，被应用为含能粘结剂，在保证聚合物粘结炸药能量强度的同时实现了裂缝愈合(zhang y,chen j,zhang g,etal.mechanically robust,highly adhesive and autonomously low-temperature self-healing elastomer fabricated based on dynamic metal-ligand interactionstailored for functional energetic composites[j].chemical engineering journal,2021,425:130665.)。目前，未见将自修复聚合物材料应用于锌离子电池中的报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高强度高黏附自修复聚合物、制备方法和其在水系锌电池中的应用。
2、实现本专利技术目的的技术方案如下：
3、高强度高黏附自修复聚合物，为2,6-btp-pdms，其结构式如下：
4、
5、上述高强度高黏附自修复聚合物的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)在惰性气氛下，将2,6-二乙炔基吡啶搅拌溶于四氢呋喃中，制得混合液ⅰ，将五水硫酸铜和抗坏血酸钠混合溶于超纯水中，制得混合溶液ⅱ；
7、(2)将混合溶液ⅱ加入到混合溶液ⅰ中，制得初反应产物溶液ⅲ；
8、(3)将环氧丙氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷和叠氮化钠溶解在异丙醇中，搅拌反应48h以上，反应结束，采用戊烷萃取，洗涤，干燥，过滤，并在80～100℃下去除溶剂，得到叠氮基官能化的聚二甲基硅氧烷；
9、(4)将叠氮基官能化的聚二甲基硅氧烷加入到初反应产物溶液ⅲ中，搅拌反应48h以上，得到聚合物溶液ⅳ，其中2,6-二乙炔基吡啶、五水硫酸铜、抗坏血酸钠、叠氮基官能化的聚二甲基硅氧烷的摩尔比为10：1：4：10；
10、(5)将聚合物溶液ⅳ先用超纯水稀释，再用二氯甲烷萃取，收集有机相层，干燥，过滤，并在80～100℃下去除溶剂，真空干燥，得到高强度高黏附性的自修复聚合物2,6-btp-pdms。
11、步骤(1)中，所述的2,6-二乙炔基吡啶的结构式如下：
12、
13、步骤(3)中，所述的环氧丙氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷的结构式如下：
14、
15、优选地，步骤(3)中，戊烷萃取次数为三次以上，洗涤方法为依次用蒸馏水和饱和nacl溶液洗涤有机相，干燥方式为采用无水硫酸钠干燥。
16、优选地，步骤(5)中，二氯甲烷萃取次数为三次以上，干燥方式为采用无水硫酸钠干燥，真空干燥温度为80～100℃，真空干燥时间为24h以上。
17、本专利技术还提供具有高强度高黏附自修复聚合物涂层的锌电极，通过以下步骤制备：
18、先按摩尔比为4：1～4，将高强度高黏附自修复聚合物2,6-btp-pdms和锌盐溶于有机溶剂中，配制成成膜液，然后将成膜液均匀涂覆在洁净的锌片上，加热使溶剂挥发，得到具有高强度高黏附自修复聚合物涂层的锌电极。
19、优选地，锌盐选自zncl2、znso4、zn(no3)2、zn(clo4)2或zn(bf4)2，有机溶剂选自甲醇、乙醇、三氯甲烷或n-甲基吡咯烷酮。
20、优选地，涂覆方式采用滴涂、刷涂或刮涂。
21、进一步地，本专利技术提供上述具有高强度高黏附自修复聚合物涂层的锌电极在水系锌电池中的应用。
22、相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：
23、(1)自修复聚合物涂层制备方便快捷，不需要昂贵的加工仪器，节约生产成本；
24、(2)自修复聚合物涂层致密且疏水，可有效隔离锌电极与电解液接触，减少锌电极腐蚀的发生；
25、(3)自修复聚合物涂层内部含有锌金属键，有利于锌离子传导，实现均匀沉积；
26、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高强度高黏附自修复聚合物，其特征在于，为2,6-BTP-PDMS，其结构式如下：
2.根据权利要求1所述的高强度高黏附自修复聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，戊烷萃取次数为三次以上，洗涤方法为依次用蒸馏水和饱和NaCl溶液洗涤有机相，干燥方式为采用无水硫酸钠干燥。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，二氯甲烷萃取次数为三次以上，干燥方式为采用无水硫酸钠干燥，真空干燥温度为80～100℃，真空干燥时间为24h以上。
5.具有高强度高黏附自修复聚合物涂层的锌电极的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，锌盐选自ZnCl2、ZnSO4、Zn(NO3)2、Zn(ClO4)2或Zn(BF4)2。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，有机溶剂选自甲醇、乙醇、三氯甲烷或N-甲基吡咯烷酮。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，涂覆方式采用滴涂、刷涂
9.根据权利要求5～8所述的制备方法制得的具有高强度高黏附自修复聚合物涂层的锌电极。
10.根据权利要求9所述的具有高强度高黏附自修复聚合物涂层的锌电极在水系锌电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.高强度高黏附自修复聚合物，其特征在于，为2,6-btp-pdms，其结构式如下：
2.根据权利要求1所述的高强度高黏附自修复聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，戊烷萃取次数为三次以上，洗涤方法为依次用蒸馏水和饱和nacl溶液洗涤有机相，干燥方式为采用无水硫酸钠干燥。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，二氯甲烷萃取次数为三次以上，干燥方式为采用无水硫酸钠干燥，真空干燥温度为80～100℃，真空干燥时间为24h以上。
5.具有高强度高黏附自修复聚合物涂层...
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