[发明专利]一种锌离子电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种锌离子电池。

【背景技术】

现有的可充电锌离子电池是一种新型二次离子电池，其同时具有高能量密度和高功率密度的特点，而且其还具有安全、环保和低成本的特点，未来有望在消费电子、轨道交通、运输等领域得到广泛应用。

公告号为CN101540417B的中国专利首次公开了一种以二氧化锰为正极活性材料，以锌片为负极，以含锌离子的溶液为电解液的可充电锌离子电池，在充电时锌离子脱出二氧化锰经过电解液然后在负极沉积，放电时上述过程刚好相反。

这种锌离子电池储存电子的机理如下：

正极：xZn2++2xe-+MnO2⇔ZnxMnO2---(1)]]>

负极：Zn⇔Zn2++2e----(2)]]>

这种可充电锌离子电池可使用数百次，同时具有高功率密度和高能量密度，而且其库仑效率接近100％。然而，这种可充电锌离子电池中，锌作为水系二次电池的负极，在循环过程中容易形成锌枝晶和碱性硫酸锌沉淀(Zn₄SO₄(OH)₆·5H₂O)。非活性的碱性硫酸锌沉淀会沉积于活性的锌片上，会降低活性锌片的活性面积，同时锌枝晶的形成也会导致不良影响：一是会引起负极体积膨胀，二是坚硬的锌枝晶会增加电池短路的风险。锌枝晶和碱性硫酸锌沉淀的出现会使以锌为负极的二次电池的容量下降，循环寿命变差。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种锌离子电池，可抑制锌枝晶和碱性硫酸锌沉淀的形成，从而提高锌离子电池的循环性能。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种锌离子电池，由正极、负极、介于正负极之间的隔离膜以及电解质组成，所述正极的活性材料包括可以吸藏和释放锌离子的氧化物材料；所述负极包括锌和多孔炭材料；所述电解质是以锌的可溶性盐为溶质、水为溶剂并具有离子导电性的液态或凝胶态材料，pH值介于3～7之间。

优选的技术方案中，

所述多孔炭材料包括活性炭、炭纤维、活性炭纤维、炭纳米管、炭气凝胶中的至少一种。

所述负极包括集流体和覆盖在集流体上的活性材料，所述活性材料是由锌粉、多孔炭材料、导电剂和粘结剂制成的材料。

所述负极包括锌片和覆盖在锌片上的膜状材料，所述膜状材料是由多孔炭材料、导电剂和粘结剂制成的材料。

所述氧化物材料为二氧化锰或五氧化二钒。

所述锌的可溶性盐为硝酸锌、硫酸锌或氯化锌。

本发明与现有技术对比的有益效果是：