【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学，具体提供了一种用于锌负极涂层的聚电解质复合物材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电化学器件。然而，可燃性有机电解液、金属锂资源短缺、回收率低等安全问题限制了锂离子电池进一步发展与应用。
2、锌金属具有高的质量比容量、资源丰富、价格低廉、环境友好等优点，锌离子电池，尤其是水系锌离子电池具有成本低、运行安全性高、环境友好等有点，在大规模储能尤其是新型能源的开发上具有广阔的发展前景。虽然锌离子电池具有上述的诸多优点，但在电池充放电循环过程中，由于金属锌在负极表面的不均匀沉积会形成锌枝晶，随着锌枝晶的不断生长，电池的库伦效率以及容量会随之降低，这会大大降低锌离子电池的使用寿命，并且这种方法的选择性多并且价格低廉。
3、近年来，越来越多的研究者着手研究水系锌离子电池，以解决锌负极稳定性差的问题。研究者们开发了负极表面涂层、电解液添加剂、隔膜表面改性等一系列策略调控负极的电化学锌离子沉积/剥离行为，例如专利cn115312685a、cn101079482a、cn115241408a。尤其是负极表面涂层被证明是一种简单而有效的提升电化学性能的方法。人工保护涂层可以直接减缓锌枝晶的生长，实现高稳定性的电池寿命，并且这种方法的选择性并且价格低廉。各种聚电解质已被用于锌金属负极的改性涂层，并有效提升了锌离子电池的循环寿命，例如专利cn113621131a。
4、“聚电解质”与本领域中该技术术语的含义一致，是带有可电离基团的长链高分子，在极性溶液中会发生电
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种用于锌负极涂层的聚电解质复合物材料及其制备方法和应用，所述聚电解质复合材料由羧甲基化聚乙烯醇和聚二烯二甲基氯化铵在锌负极表面附着成型而成，其通过利用强聚电解质和弱聚电解质在相同的ph值的溶液中表现出的不同电离程度，实现聚阳离子和聚阴离子之间的键的协同作用的调控，进而调控锌离子的沉积行为，达到抑制锌枝晶的生成以及降低锌负极腐蚀的目的。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种聚电解质复合物材料的制备方法，包括如下步骤：
4、s1：配制羧甲基化聚乙烯醇水溶液；
5、s2：将s1水溶液与聚二烯二甲基氯化铵水溶液混合均匀制得浆料；
6、s3：将s2所得浆料均匀涂抹在基底材料表面，得到附着在基底材料表面的聚电解质复合材料。
7、进一步地，s1中，所述羧甲基化聚乙烯醇水溶液的制备过程如下：将羧甲基化聚乙烯醇在高速搅拌和加热的条件下与水混合制成。进一步地，所述高速搅拌的条件为：10000-20000r/min，搅拌8～15h，例如10000、15000、16000、18000或20000r/min，搅拌10、12或15h。进一步地，所述加热的条件为60～120℃。进一步地，所述羧甲基化聚乙烯醇水溶液的质量分数为5～15％，例如5、10或15％。
8、进一步地，所述聚二烯二甲基氯化铵水溶液质量分数为10～40％，例如15、20、25或30％。
9、进一步地，所述羧甲基化聚乙烯醇的制备过程如下：
10、步骤1：聚乙烯醇在碱性溶液中高速分散、高速搅拌得到聚乙烯醇液；
11、步骤2：将配制好的氯乙酸水溶液加入步骤1所得聚乙烯醇液中，高速搅拌，得混合液；
12、步骤3：将混合液用醇类溶剂中速离心清洗，烘干制得。
13、制备的羧甲基化聚乙烯醇中，聚乙烯醇是一种无毒的线性凝胶聚合物，富含羟基，具有良好的水溶性。羧甲基化聚乙烯醇作为成膜添加剂被引入聚电解质复合物中，可以通过羟基中的氧原子自发吸附在基底材料表面，形成具有良好的机械性能的交联膜，隔绝水分子或离子对锌负极的腐蚀，可以保护锌负极在水相电解液中免受化学腐蚀。
14、进一步地，步骤1中，所述碱性溶液可以是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钠溶液。进一步地，所述碱性溶液的质量分数为9～10％，例如9.5％、9.6％、9.7％。进一步地，步骤1中，所述高速分散的条件为：10000～20000r/min，分散8～35h，例如10000、15000、16000、18000或20000r/min，分散8、10、12或15h进一步地，步骤1中，所述高速搅拌的条件为：10000～20000r/min，搅拌8～15min，例如10000、15000、16000、18000或20000r/min，搅拌10、12或15min，加热至70、80、85或90℃。进一步地，步骤1中，所述聚乙烯醇液的质量分数为1～10％，例如5.5％、6％、6.4、6.5或7％。
15、进一步地，步骤2中，所述氯乙酸水溶液的质量分数为80～150％，例如100％、110％、120％或130％。进一步地，步骤2中，所述高速搅拌的条件为：10000～20000r/min，搅拌1～10h，例如10000、15000、16000、18000或20000r/min，搅拌2、4或6h，加热至70、80、85或90℃。
16、进一步地，步骤3中，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇或丙醇。
17、进一步地，步骤3中，所述中速离心的条件为2000～5000r/min，离心1～5次，例如2000、3000、4000或5000r/min，离心1、2、3或5次。进一步地，步骤3中，所述烘干条件为真空状态下40～80℃烘10～26h，例如，真空状态下50～60℃烘24h。
18、进一步地，所述基底材料可以是锌片。若该基底材料为锌片，则该聚电解质复合材料附着在锌片表面，进一步可制成锌负极。在本专利技术中，该聚电解质复合材料即为附着在锌负极表面的长效保护涂层。
19、进一步地，所述聚电解质复合材料的厚度控制在1～100μm，进一步地，厚度为10～50μm、12～18μm、14μm、10μm、50μm或90μm。
20、进一步地，s2中，所述聚二烯二甲基氯化铵溶液和羧甲基化聚乙烯醇溶液的体积比为1～10:1～10，例如1:1、2:1、1:2、1:5、5:1、1:10或10:1。进一步地，s2中，所述混合均匀的条件为200～1000r/min，搅拌1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚电解质复合物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中，所述羧甲基化聚乙烯醇水溶液的制备过程如下：将羧甲基化聚乙烯醇在高速搅拌和加热的条件下与水混合制成。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述羧甲基化聚乙烯醇水溶液的质量分数为5～15％，所述聚二烯二甲基氯化铵水溶液质量分数为10～40％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述羧甲基化聚乙烯醇的制备过程如下：
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述基底材料为锌片；
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中，所述聚二烯二甲基氯化铵溶液和羧甲基化聚乙烯醇溶液的体积比为1～10:1～10。
7.一种运用权利要求1～6任一项所述方法制备的聚电解复合物材料。
8.一种锌离子电池负极，其锌负极表面通过运用权利要求1～6任一项所述方法构建聚电解复合物材料涂层。
9.一种运用权利要求1～6任一项所述方法制备的聚电解复合物材料及权利要求8所述锌离子电
10.一种水系锌离子电池，运用权利要求9所述锌离子电池负极和转换型材料制得。
...【技术特征摘要】
1.一种聚电解质复合物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，s1中，所述羧甲基化聚乙烯醇水溶液的制备过程如下：将羧甲基化聚乙烯醇在高速搅拌和加热的条件下与水混合制成。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述羧甲基化聚乙烯醇水溶液的质量分数为5～15％，所述聚二烯二甲基氯化铵水溶液质量分数为10～40％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述羧甲基化聚乙烯醇的制备过程如下：
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述基底材料为锌...
【专利技术属性】
技术研发人员：李成超，杨学儒，刘晓庆，张诏瑜，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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