[发明专利]一种修饰锌金属电极的方法及应用

说明书

本发明涉及H01M10，更具体地，本发明涉及一种修饰锌金属电极的方法及应用。方法如下：(1)锌箔前处理；(2)酸刻蚀。通过简单的酸刻蚀让锌阳极表面生成致密的磷酸锌，增强Zn离子的沉积和溶解的行为。通过在酸刻蚀时使用特定比例的磷酸水溶液，使修饰后的电极的循环以及库伦效率都有所提升。通过在酸刻蚀时使用特定比例的氯化锂，进一步抑制了Zn枝晶的生长，对锌离子溶解及沉积时的电场和离子场进行调控，并且减少极化的发生，提升修饰锌金属电极的电化学性能。通过前处理和酸刻蚀的整体方法，协同作用，使修饰后的锌金属电极的沉积均匀性和耐蚀性提升，从而使电极更加稳定，性能不易下降。

技术领域

本发明涉及H01M10，更具体地，本发明涉及一种修饰锌金属电极的方法及应用。

背景技术

水基二次电池具有操作安全、低成本、环保的特点，其中，水基锌金属电池的理论容量高(820mAh/g或5855mAh/cm³)，还原电位低(-0.76V对标准氢电极)，而被广泛研究。然而，锌金属电池仍存在一些问题，如枝晶生长失控、电解液腐蚀严重、析氢低等。

专利号CN113745675A提供了一种利用负电骨架水凝胶作为修饰层保护的锌电极及制备方法，通过负电骨架水凝胶薄层的引入，提高电导，且表面致密，极少出现微裂纹，有效限制了析氢反应。专利号CN113488607A提供了一种具有功能性纳米材料修饰层的金属锌负极的制备和应用，通过碳纳米管、氧化锌、二氧化硅和铜纳米线等功能性纳米材料的掺入，调控锌离子溶解及沉积时的电场和离子场，有效抑制锌枝晶的生长。

然而上述修饰锌金属电极均是通过特殊的材料掺入工艺来进行改进，工艺较为复杂，且并未研究修饰后的电极的稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种修饰锌金属电极的方法，其特征在于，方法如下：(1)锌箔前处理；(2)酸刻蚀。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(1)包括锌箔浸泡，超声，干燥，清洗，得到第一锌箔。

作为本发明一种优选的技术方案，所述锌箔浸泡时选用的溶液为醇类。

优选的，所述醇类为乙醇。

作为本发明一种优选的技术方案，所述超声时间10-20min。

进一步优选的，超声时间为15min。

作为本发明一种优选的技术方案，所述干燥温度为55-62℃。

优选的，所述干燥温度为60℃。干燥时间3-4h。

所述步骤(1)具体为将锌箔裁剪为直径15mm的圆片，浸泡在200mL乙醇中，超声15分钟，取出超声后锌箔，置于60℃干燥3.5h，取出干燥后锌箔，用200ml去离子水冲洗，得到第一锌箔。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(2)具体为第一锌箔放入200mL酸性蚀刻液，控制温度35-44℃，静置2-3min，取出，得到修饰锌金属阳极。

作为本发明一种优选的技术方案，所述酸性蚀刻液包括无机酸、无机盐和去离子水。

所述无机盐选自氯化锂、氯化钠、氯化钾的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述酸性蚀刻液中，无机酸、无机盐和去离子水的重量比为(6-9)：(9-12)：(65-75)。

优选的，所述无机酸、无机盐和去离子水的重量比为8：10：70。

作为本发明一种优选的技术方案，所述无机酸选自磷酸、偏磷酸、盐酸、硫酸的一种或多种。

优选的，所述磷酸为含量83-89wt％的磷酸水溶液。

进一步优选的，所述磷酸为含量85wt％的磷酸水溶液。