[发明专利]一种锌离子电池化成方法

说明书

本发明提供了一种锌离子电池的化成方法。所述锌离子电池包括正极片、负极片和隔膜，在使用前经过三次化成，每次化成包括循环充放电。所述锌离子电池在第一次化成与第二次化成的过程中使用含酸性物质的电解液，在第三次化成中使用含添加剂的电解液，所述添加剂具有在正极活性材料表面形成无机保护层的功能。通过所述化成方法得到的锌离子电池具有比容量高、活性材料稳定性好的特点，兼具高容量和长寿命。

技术领域

本发明涉及锌离子电池技术领域，具体涉及一种锌离子电池及其化成方法。

背景技术

水系二次电池的发展对于能源优化管理和大规模存储至关重要。以MnO₂为代表的锰基化合物正极，被认为是目前最有前景的水系电池材料之一。水系锰基锌离子电池以锰基氧化物作为电池正极、锌基材料作为电池负极、含Zn²⁺的中性或偏酸性水溶液作为电解液，具有高能量密度、高功率密度、良好倍率性能、成本低廉、环境友好等优点。

专利CN113948779A公开了一种含电解液添加剂的锌离子电池，该添加剂可以在正极材料表面形成保护膜，阻止氧化锰材料发生溶解，从而延长电池的使用寿命，然而该专利所使用的正极材料的比能量较低，限制了电池的综合性能。另一方面，低价态锰氧化物作为一种高比容量的正极材料，循环性能却较为不足。

因此，为了构建一种兼顾能量密度和循环性能的锌离子电池，需要开发新的电池化成方法。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种锌离子电池及其化成方法，以克服背景技术中提到的不足和缺陷。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明的发明点在于提供一种锌离子电池的化成方法。

所述锌离子电池包括正极片、负极片和隔膜；

所述锌离子电池在使用前经过三次化成，每次化成包括循环充放电，循环次数为1~5圈，具体包括以下步骤：

S1：将所述锌离子电池浸润在电解液A中，进行第一次化成和第二次化成；

所述电解液A包括电解质盐、溶剂和酸性物质；

优选地，所述电解液A的pH值为0.5~7，离子电导率不小于5ms/cm。

进一步地，所述锌离子电池中，所述正极活性材料包括锰氧化物，所述负极片包括纯锌或锌合金；

优选地，所述锰氧化物为颗粒，粒径为50nm~5μm；

进一步地，所述锰氧化物为价态不大于+4的锰氧化物，包括一氧化锰、二氧化锰、二氧化三锰、四氧化三锰、锰酸锌、锰酸钠、锰酸钾中的一种或多种。

本发明中，由于电解液A中包括酸性物质，锰氧化物的活化速度显著提升，酸性物质进一步调控了电解液pH值，增加了游离氢离子浓度并提升离子电导率，有利于正极活性材料获得氢离子以完成电化学反应，进而提高了有效活性材料的利用率，保证反应进行得更加充分。

第一次化成：采用恒流充电和放电模式，充电倍率为0.01C~0.25C，放电截止电压为0.7~1.2V；

第二次化成：充电阶段先采用恒流充电，充电倍率为0.01C~0.25C，当电池达到充电截止电压时转入恒压充电，保持截止电压直至电流倍率降至0.01C~0.05C时，进入恒流放电阶段，放电截止电压为0.7~1.2V；