【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于水性锌电池的铟锌基合金阳极。
技术介绍
1、水性锌电池使用地球丰产元素，具有高安全性、低成本并建立了可回收性。锌基电池(例如mno2/zn)已作为原电池而被商业化，是电池市场的主导技术之一；然而，mno2/zn和其他锌基电池的可充电性受到锌阳极难题的严重限制，特别是在高放电深度和/或高电镀电流密度的条件下更是如此。导致内部短路的锌枝晶形成是利用非碱性电解质的水性锌电池的电池失效的最为常见的原因。需要在循环过程中抑制枝晶形成的锌阳极。
技术实现思路
1、公开了用于水性锌电池的阳极。还公开了包括阳极的电池以及制造和使用该阳极的方法。
2、所公开的阳极的实施方式包含inxmyznz合金，其中m是al、ag、bi、pb、sn、cd或其任何组合。在某些实施方式中，m是al。在某些方面，当阳极先前尚未被循环时，适用以下情况：x的范围为0.03至0.2，z的范围为0.80至0.97，x+y+z＝1，阳极包含被分布在整个inxmyznz合金中的铟畴和锌畴，并且阳极的暴露上表面具有≥z的锌浓度。据了解，x、y和z的值也对应于合金中的每种元素的原子百分比。例如，x＝0.08的值对应于8原子％的铟。因此，组成为in0.1al0.01zn0.89的铟铝锌合金包含10原子％的铟、1原子％的铝和89原子％的锌。
3、在一些方面，阳极还包括集电器。在某些实施方式中，阳极还包括与集电器接触的锌层，锌层的厚度范围为0.5μm至1μm，和/或inxmyznz合金的靠近集电器的下部
4、在上述或以下方面中的任一方面，在一次或多次循环后的部分或完全放电状态下，阳极可以包括多孔表面部分和块体部分，该多孔表面部分包括多个孔隙，该多孔表面部具有大于x原子％的铟浓度和小于z原子％的锌浓度，该块体部分包含inxmyznz合金。在完全放电状态下，多孔表面部分可以包含至少50原子％的铟。在一些实施方式中，多孔表面部分中的至少一些铟以in2o3的形式存在。
5、在上述或以下方面中的任一方面，当阳极随后处于部分或完全充电状态时，多孔表面部分的孔隙至少部分地被填充有锌。在一些方面，当孔隙在充电过程中填充有锌并在随后的放电过程中变空时，多孔表面部分中的铟的形态保持不变。
6、可充电锌电池的多个方面包括本文公开的阳极、阴极和水性电解质。水性电解质包含锌盐，并且可以包含一种或多种添加剂。在一些实施方式中，水性电解质包含znso4、zn(h2nso3)2、zn(ch3so3)2、zn(c2f6no4s2)2、zn(f2no4s2)2、zn(clo4)2和zn(ch3co2)2或其任一组合。
7、所公开的阳极的多个方面可以通过经由电沉积从in:zn摩尔比为x:z的包含in3+离子和zn2+离子的水溶液中制备包含inxmyznz合金的膜来形成。该膜可以被电沉积到集电器上。
8、通过参考附图进行的以下详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种阳极，所述阳极包含InxMyZnz合金，其中：
2.如权利要求1所述的阳极，其中：
3.如权利要求1所述的阳极，其中，所述阳极还包括集电器。
4.如权利要求3所述的阳极，其中，所述阳极还包括与所述集电器接触的锌层，所述锌层的厚度为0.5μm至1μm。
5.如权利要求3所述的阳极，其中，所述InxMyZnz合金的靠近所述集电器的下部区域中的铟浓度＞x。
6.如权利要求1所述的阳极，其中，在一次或多次循环之后的部分或完全放电状态下，所述阳极包括：
7.如权利要求6所述的阳极，其中，所述多孔表面部分在所述完全放电状态下包含至少50原子％的铟。
8.如权利要求7所述的阳极，其中，所述多孔表面部分在所述完全放电状态下包含至少75原子％的铟。
9.如权利要求6所述的阳极，其中，所述多孔表面部分包含In2O3。
10.如权利要求6所述的阳极，其中，当所述阳极随后处于部分或完全充电状态下时，所述多孔表面部分的孔隙被至少部分地填充有锌。
11.如权利要求10所述的阳极，其
12.如权利要求1所述的阳极，其中，所述阳极具有：
13.如权利要求1所述的阳极，其中，M是Al。
14.一种可充电锌电池，包括：
15.如权利要求14所述的可充电锌电池，其中，所述阴极包含二苯并[b,i]噻蒽-5,7,12,14-四酮、芘-4,5,9,10-四酮、基于三角菲醌的大环、四氯-1,4-苯醌、四氨基对苯醌、3,4,9,10-苝四羧酸二亚胺苝二酰亚胺苝酰亚胺、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、吩嗪、二喹喔啉并[2,3-a:2′,3′-c]吩嗪、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)、聚对苯撑、聚吲哚，硝基氮氧化物、有机硫聚合物、三苯胺、三苯胺衍生物、MnO2、氧化钒、ZnxMn2-xO4(其中，x≤1)、MnS、Co3O4、Ag、MgV2O5、Bi2S3、氧化钙钒、锰基金属有机框架、铜基金属有机框架、普鲁士蓝或普鲁士蓝类似物。
16.如权利要求14所述的可再充电锌电池，其中，所述水性电解质包含ZnSO4、Zn(H2NSO3)2、Zn(CH3SO3)2、Zn(C2F6NO4S2)2、Zn(F2NO4S2)2、Zn(ClO4)2和Zn(CH3CO2)2或其任一组合。
17.一种制备如权利要求1-13中的任一项所述的阳极的方法，其中，所述方法包括经由电沉积从In:Zn摩尔比为x:z的包含In3+离子和Zn2+离子的水溶液中制备包含InxMyZnz合金的膜。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述水溶液包含In2(SO4)3和ZnSO4。
19.如权利要求17所述的方法，其中，将所述膜电沉积到集电器上。
20.如权利要求17所述的方法，其中，所述水溶液还包含硫酸铝和硼酸。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种阳极，所述阳极包含inxmyznz合金，其中：
2.如权利要求1所述的阳极，其中：
3.如权利要求1所述的阳极，其中，所述阳极还包括集电器。
4.如权利要求3所述的阳极，其中，所述阳极还包括与所述集电器接触的锌层，所述锌层的厚度为0.5μm至1μm。
5.如权利要求3所述的阳极，其中，所述inxmyznz合金的靠近所述集电器的下部区域中的铟浓度＞x。
6.如权利要求1所述的阳极，其中，在一次或多次循环之后的部分或完全放电状态下，所述阳极包括：
7.如权利要求6所述的阳极，其中，所述多孔表面部分在所述完全放电状态下包含至少50原子％的铟。
8.如权利要求7所述的阳极，其中，所述多孔表面部分在所述完全放电状态下包含至少75原子％的铟。
9.如权利要求6所述的阳极，其中，所述多孔表面部分包含in2o3。
10.如权利要求6所述的阳极，其中，当所述阳极随后处于部分或完全充电状态下时，所述多孔表面部分的孔隙被至少部分地填充有锌。
11.如权利要求10所述的阳极，其中，当孔隙在充电过程期间填充有锌并在随后的放电过程期间变空时，所述多孔表面部分中的所述铟的形态保持不变。
12.如权利要求1所述的阳极，其中，所述阳极具有：
13.如权利要求1所述的阳极，其中，m是al。
14.一种可充电锌电池，包括：
15.如权利要求14所述的可充...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·费耶特，X·李，D·M·里德，
申请(专利权)人：巴特尔纪念研究院，
类型：发明
国别省市：
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