[发明专利]一种二次锌镍电池的锌负极及其制备方法和电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次锌镍电池的锌负极及其制备方法以及含有该锌负极的电池。

背景技术

在锌镍二次电池充电末期或者大电流充电过程中，会由正极(镍电极)产生氧气，如果产生的氧气不能顺利地被负极(锌电极)吸收，将导致密封的电池内部气压逐渐升高。对于有安全阀的小型密封电池而言，不会因此而出现电池爆炸事故。但是，当电池内部气压超过安全阀的开启压力时，安全阀开启，泄出内部的气体，一些碱性电解液也会随气体一起冲出，这些电解液，严重腐蚀用电器具的电路板，损坏电器。另外，由于电解液的损失，电池的放电容量也会发生衰减。

通常，为了使正极产生的氧气能够被负极吸收，在制造负极时使用憎水透气的粘合剂例如聚四氟乙烯(PTFE)悬乳液。PTFE既可以粘接电极活性物质，又使成型的电极内部产生疏水通道。这些通道可提供气液固三相界面，氧气可以顺通道进入电极内部，在气液固三相界面消耗掉。该常规方法仅对小电流充电的电池是有效的，因为小电流充电时正极极化程度低，氧气产生较少，单位时间内氧气产生的量也较少，不会使电池内部气压升高。而对大电流充电情况则不能应对。

美国能量研究公司(Energy Research Corporation)在US5460899中公开了在两片双面均附着有活性物质的锌负极之间放置一片疏水、多孔的聚四氟乙烯材料来增大氧气与锌负极反应的面积。该方法是通过放置能够使氧气通过的多孔、疏水性的材料，使氧气进入两片锌负极之间与锌负极反应，从而在一定程度上提高了氧气的消耗速率，但是，这种锌负极对镍锌电池的大电流充电的保护效果仍然不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的锌负极对镍锌电池的大电流充电的保护效果不理想的问题，提供一种能够提高氧气消耗速率并由此改善对镍锌电池的大电流充电的保护效果的锌负极及其制备方法和使用该锌负极制成的二次电池。

本发明提供了一种二次锌镍电池的锌负极，该锌负极包括层叠的多层锌负极单元，所述锌负极单元包括集流体和附着于该集流体两个表面上的负极材料层，其中，该锌负极还包括硅树脂层，硅树脂层位于每两层相邻的锌负极单元之间。

本发明还提供了一种锌负极的制备方法，该方法包括层叠多层锌负极单元，所述锌负极单元包括集流体和附着于该集流体两个表面上的负极材料层，其中，该方法还包括在相邻的锌负极单元之间附着硅树脂层。

本发明还提供了一种二次锌镍电池，该电池包括极芯和碱性电解液，所述极芯和碱性电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括镍正极、锌负极及隔膜，其中，所述锌负极为本发明提供的锌负极。

本发明提供的锌负极由于锌负极单元间有疏水透气的硅树脂层，氧气很容易由缝隙进入电极的内侧表面并与锌负极反应而被吸收，因而能降低电池内部由于氧气积累造成的高压，避免锌镍电池由于内部高压而导致的电解液外泄，从而保证电池的安全。而且本发明提供的锌负极的制备方法容易实施，具有较低的成本，因而适用于二次锌镍电池的锌负极的制备。用本发明提供的锌负极制得的二次锌镍电池充放电重量损失小，电池容量保持率高，循环寿命长。

附图说明

图1为在本发明的优选实施方式中，锌负极在折叠前的立体示意图；

图2为图1所示的锌负极折叠后的纵截面示意图。

具体实施方式

本发明提供的二次锌镍电池的锌负极包括层叠的多层锌负极单元，所述锌负极单元包括集流体和附着于该集流体两侧的负极材料，其中，相邻的锌负极单元的负极材料的接触表面之间存在硅树脂层。

所述硅树脂可以为任何常用的硅树脂材料，优选为烷氧基硅烷和/或取代烷氧基硅烷在酸或碱的催化下水解、缩聚得到的产物。所述烷氧基硅烷的通式为R¹_nSi(OR²)_4-n，其中，R¹为氢、C1-C18的烷基或取代烷基和C6-C18的芳基或取代芳基，R²为氢、C1-C8的酰基、C1-C18的烷基或取代烷基和C6-C18的芳基或取代芳基，且R¹和R²不同时为氢，n＝0-3，所述取代烷基和取代芳基优选为卤素取代基，更优选为氟、氯和溴代烷基和芳基。例如，所述烷氧基硅烷可以为甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、丙基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

该硅树脂层的厚度可以为0.001-0.08毫米，优选为0.01-0.03毫米。