[发明专利]一种磷酸锌薄膜的制备方法及应用

说明书

一种磷酸锌薄膜的制备方法及应用，它属于水系锌离子电池金属锌负极领域。本发明要解决现有锌负极表面构建人工保护层或存在厚度不均且难以达到纳米级别，或存在难以控制界面保护层厚度的问题。制备方法：在反应容器中加入硫酸锌水溶液，在硫酸锌水溶液表面滴加十二烷基磷酸/氯仿溶液，然后注入磷酸钠水溶液，室温下静置，在空气和液体界面上得到磷酸锌薄膜；应用：磷酸锌薄膜用作水系锌离子电池中锌负极的界面保护层。本发明用于磷酸锌薄膜的制备方法及应用。

技术领域

本发明属于水系锌离子电池金属锌负极领域。

背景技术

水系锌离子电池在大规模储能领域具有很高的应用价值和发展前景。水系锌离子电池具有以下优点：1)锌金属负极具有较高的理论比容量(820mAh/g)；2)锌的自然丰度较高；3)水系电解液的安全性较高且对环境友好；4)水系锌离子电池容易制造。但水系锌离子电池目前仍存在诸多问题，首先，电沉积过程中锌的不均匀沉积导致枝晶的产生。不断生长的枝晶会刺穿隔膜导致电池内部短路使电池失效。其次，金属锌负极在水系电解液中会发生腐蚀和析氢等副反应。界面上的副反应会使锌被不断消耗，进而导致电池的库伦效率低和循环寿命短。在锌负极表面构建人工保护层进行界面优化可以有效提高锌离子电池的循环稳定性和循环寿命。构建人工界面保护层可以分为非原位构建和原位构建两种方法。传统的非原位构建人工界面保护层的主要手段是刮涂法和旋涂法，这两种方式虽然具有操作简单、成本低的优点，但是构建的人工界面保护层的厚度不均并且难以达到纳米级别，不均匀的保护层难以调控枝晶的生长，而厚的保护层会阻碍锌离子的快速迁移。原位法构建人工界面保护层通常是在电解液中引入添加剂使锌负极表面在电池循环过程中形成界面保护层，原位法构建界面保护层具有自我修复的优点，但难以控制界面保护层的厚度。

发明内容

本发明要解决现有锌负极表面构建人工保护层或存在厚度不均且难以达到纳米级别，或存在难以控制界面保护层厚度的问题，进而提供一种磷酸锌薄膜的制备方法及应用。

一种磷酸锌薄膜的制备方法，它是按以下步骤进行：

在反应容器中加入硫酸锌水溶液，然后在滴加速度为1μL/s～3μL/s的条件下，在硫酸锌水溶液表面滴加十二烷基磷酸/氯仿溶液，使得在空气和液体界面上的十二烷基磷酸的量为0.6nmol/cm²～1.2nmol/cm²，待氯仿溶剂完全挥发后，在注入速度为0.05mL/s～0.15mL/s的条件下，将磷酸钠水溶液注入到反应容器底部，室温下静置，在空气和液体界面上得到磷酸锌薄膜；

所述的硫酸锌水溶液中硫酸锌与磷酸钠水溶液中磷酸钠物质的量比为1:(0.5～1)。

磷酸锌薄膜的应用，磷酸锌薄膜用作水系锌离子电池中锌负极的界面保护层。

本发明的有益效果是：