[发明专利]具有有孔壳活性颗粒的可充电锌-空气电池

说明书

提供了粉末、电极、锌‑空气电池和相应的方法。粉末包含尺寸为至少100nm且包含小于10nm开口的有孔的壳。该壳是导电性的和/或包含导电性涂层。粉末还包含至少部分保留于该壳内的锌和/或氧化锌。方法包括用锌溶液润湿该壳，以使锌溶液至少部分渗透通过该开口，和通过向该壳施加电流而在该壳中内部涂覆将锌。一旦由粉末制备电极、构建电池和电池运行，锌被氧化而提供能量，并且壳保留随之形成的ZnO，为相关的膨胀提供了足够的容积，并由此保持了电极的机械稳定性和结构，使得可充电锌‑空气电池能够进行许多操作循环。

技术领域

本发明涉及能量存储领域，并且更具体地涉及基于锌的电池。

背景技术

锌-空气电池作为高能量密度的电化学电源而显示出有前景的能力。锌二次电极特别是有吸引力的负极候选物，相对于标准氢电极具有1.215V的负电位和820Ah/kg的高理论容量。另外，二次锌电极的优点是低毒性，低成本，原材料的良好可用性以及对电极的处置或回收相关的问题更少。

发明内容

以下是提供对本发明的初步理解的简化概述。该概述不一定确定出关键要素，也不限制本发明的范围，而仅用作以下描述的介绍。

本发明的一个方面提供了一种粉末，包含：多个具有至少100nm的尺寸并包含小于10nm的开口的有孔壳，其中该壳是导电性的和/或包括导电性涂层，和至少部分在该壳内的锌和/或氧化锌。

本发明的一个方面提供了一种方法，包括：用Zn溶液润湿多个具有至少100nm的尺寸并且包含小于10nm的开口的有孔壳，其中该壳是导电性材料和/或包含导电性涂层，其中该润湿是通过Zn溶液至少部分通过该开口渗透而进行，和通过向该壳施加电流而至少部分在该壳内部将Zn涂覆。

本发明的这些、附加的和/或其他的方面和/或优点将在下面的详细描述中进行阐述；有可能根据详细描述中进行推断；和/或能够通过本发明的实践进行领悟。

附图说明

为了更好地理解本发明的实施方式并展示其可以如何付诸实施，现在将纯粹通过示例的方式参考附图，在附图中相同附图标记始终表示对应元件或部分。

在附图中：

图1是根据本发明的一些实施方式的粉末中的有孔壳颗粒的高水平示意图。

图2是由根据本发明的一些实施方式的粉末制成的电极的高水平示意图，仅示出了有孔壳颗粒的第一层。

图3是根据本发明的一些实施方式的进行压制和烧结成用于电极活性材料的粉末的高水平示意图。

图4是根据本发明一些实施方式的包括电极的锌-空气电化学电池的高水平示意图。

图5是示出根据本发明的一些实施方式的方法的高水平流程图。

具体实施方式

在以下描述中，描述了本发明的各个方面。为了解释说明的目的，阐述特定的构造和细节是为了提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在没有本文所呈现的具体细节的情况下实践本发明。此外，可能已经省略或简化了众所周知的特征，以免模糊本发明。具体参考附图，要强调的是，所示出的细节仅是示例性的，并且仅用于举例说明性地讨论本发明，并且是为了提供认为是最有用的和易于理解本发明的原理和概念方面的描述的原因而呈现。在这方面，没有试图展示相对于对本发明的基本理解所必需的本发明的更详细的结构细节，结合附图进行的描述使本领域技术人员对于本发明的若干形式如何可以在实践中实施是显而易见的。

在详细解释说明本发明的至少一个实施方式之前，应当理解的是，本发明在其应用中并非限于以下描述中阐述或在附图中图示说明的组件的构造和排布设计的细节。本发明能够适用于可以以各种方式实践或实施的其他实施方式以及所公开的实施方式的组合。另外，应当理解的是，本文采用的措词和术语都是出于描述说明的目的，而不应视为限制性的。