一种改性锌电极及其制备方法和应用技术

技术编号：41251804 阅读：2 留言：0更新日期：2024-05-10 00:00

本发明专利技术提供了一种改性锌电极及其制备方法和应用，属于金属离子电池技术领域。本发明专利技术提供的改性锌电极包括金属锌和附着在所述金属锌表面的Te<subgt;x</subgt;Se<subgt;y</subgt;镀层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y＝1。本发明专利技术通过在金属锌表面形成Te<subgt;x</subgt;Se<subgt;y</subgt;镀层，使锌负极锌离子具有更低的成核过电位，能够抑制锌枝晶的生长，提高锌离子电池储存的稳定性和循环性能；此外，Te<subgt;x</subgt;Se<subgt;y</subgt;镀层还可以加快锌离子的转移速度和扩散速度，降低电极的电荷转移电阻，提高电池的性能表现。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属离子电池，尤其涉及一种改性锌电极及其制备方法和应用。

技术介绍

1、水系锌离子电池由于安全性好、环境友好、储量丰富等优点，受到相关工作人员的广泛研究，然而金属锌负极在充放电循环中面临的下列问题限制了其发展：(1)枝晶的形成，(2)锌金属上的析氢反应，(3)副反应的发生。一方面，树枝状晶体的形成导致库仑效率的降低，并且大的树枝状晶体甚至会刺穿隔膜使电池短路。此外，与金属基材的粘附力低的树枝状晶体很容易从锌负极上脱落形成“死锌”，“死锌”的存在降低了阳极有限的容量，甚至容易造成电池的微短路。另一方面，在锌金属表面上的析氢反应会消耗电解质中的水并腐蚀金属锌负极表面，产生的气体也会引起电池膨胀和电解液泄漏等安全问题。其次，锌与中性电解液发生副反应产生的疏松多孔的产物zn2so4(oh)6·xh2o会不断加剧腐蚀过程。锌负极的这些问题大大降低了锌离子电池的性能，限制了其在储能领域的发展与应用。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种改性锌电极及其制备方法和应用。本专利技术提供的改性锌电极，能够抑制锌枝晶的生长，提高锌离子电池储存的稳定性和循环性能，还可以降低电极的电荷转移电阻，提高电池的性能表现。

2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：

3、本专利技术提供了一种改性锌电极，包括金属锌和附着在所述金属锌表面的texsey镀层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y＝1。

4、优选的，所述texsey镀层的厚度为20～1000nm。

5、优选的，包括以下步骤：将金属锌置于镀液中，进行电镀，在所述金属锌表面形成texsey镀层，得到所述改性锌电极；所述镀液中含有亚碲酸根离子和/或亚硒酸根离子、支持电解质和水。

6、优选的，当所述镀液中含亚碲酸根离子，所述亚碲酸根离子的浓度为0.01～5mol/l。

7、优选的，当所述镀液中含亚硒酸根离子，所述亚硒酸根离子的浓度为0.01～5mol/l。

8、优选的，所述镀液中支持电解质的浓度为0.01～1mol/l。

9、优选的，所述支持电解质包括氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、溴化钾、氯化钠、溴化钠、硝酸钠和硫酸钠中的一种或多种。

10、优选的，所述镀液的ph值为5～8.5。

11、优选的，所述电镀为恒流模式电镀，电流密度为0.2～5ma/cm2，电镀时间为5～120min。

12、本专利技术提供了上述方案所述的改性锌电极或上述方案所述制备方法制备得到的改性锌电极作为负极在水性锌离子电池中的应用。

13、本专利技术提供了一种改性锌电极，包括金属锌和附着在所述金属锌表面的texsey镀层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y＝1。本专利技术通过在金属锌表面形成texsey镀层，使锌负极锌离子具有更低的成核过电位，能够抑制锌枝晶的生长，提高锌离子电池储存的稳定性和循环性能；此外，texsey镀层还可以加快锌离子的转移速度和扩散速度，降低电极的电荷转移电阻，提高电池的性能表现。

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【技术保护点】

1.一种改性锌电极，其特征在于，包括金属锌和附着在所述金属锌表面的TexSey镀层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y＝1。

2.根据权利要求1所述的改性锌电极，其特征在于，所述TexSey镀层的厚度为20～1000nm。

3.权利要求1或2所述改性锌电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属锌置于镀液中，进行电镀，在所述金属锌表面形成TexSey镀层，得到所述改性锌电极；所述镀液中含有亚碲酸根离子和/或亚硒酸根离子、支持电解质和水。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述镀液中含亚碲酸根离子，所述亚碲酸根离子的浓度为0.01～5mol/L。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述镀液中含亚硒酸根离子，所述亚硒酸根离子的浓度为0.01～5mol/L。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述镀液中支持电解质的浓度为0.01～1mol/L。

7.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述支持电解质包括氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、溴化钾、氯化钠、溴化钠、硝酸钠和硫酸钠中的一种或多种。

8.根据权利要求3～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镀液的pH值为5～8.5。

9.根据权利要求3～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电镀为恒流模式电镀，电流密度为0.2～5mA/cm2，电镀时间为5～120min。

10.权利要求1～2任一项所述的改性锌电极或权利要求3～9任一项所述制备方法制备得到的改性锌电极作为负极在水性锌离子电池中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种改性锌电极，其特征在于，包括金属锌和附着在所述金属锌表面的texsey镀层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y＝1。

2.根据权利要求1所述的改性锌电极，其特征在于，所述texsey镀层的厚度为20～1000nm。

3.权利要求1或2所述改性锌电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属锌置于镀液中，进行电镀，在所述金属锌表面形成texsey镀层，得到所述改性锌电极；所述镀液中含有亚碲酸根离子和/或亚硒酸根离子、支持电解质和水。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述镀液中含亚碲酸根离子，所述亚碲酸根离子的浓度为0.01～5mol/l。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述镀液中含亚硒酸根离子，所述亚硒酸根...

【专利技术属性】
技术研发人员：林木海，刘军，施志聪，
申请(专利权)人：广东佳信新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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