[发明专利]一种锌负极电池用隔膜改性方法

说明书

本申请公开在较宽温度范围内抑制锌负极电池中的锌枝晶的方法，具体涉及一种锌负极电池用隔膜改性方法，将具有亲水基团的高分子化合物均匀分散于隔膜中以降低电解液跟锌负极之间的接触角，使得锌负极表面的电势分布更加一致，从而使锌离子的沉积更加均匀；与现有抑制锌枝晶的方法相比，该方法不仅抑制锌枝晶的效果更为明显，而且也更利于实际操作，成本也更低廉。

技术领域

本申请涉及化学电源技术领域，尤其涉及一种锌负极电池用隔膜改性方法。

背景技术

锌负极电池是一类以金属锌作为电池负极的电池，由于金属锌具有资源丰富、价格低廉、绿色环保、理论比容量高(近820mAh/g)等优点，而成为目前电化学储能领域的研究重点。但是，锌负极电池也存在较大的问题，尤其是锌枝晶问题，锌枝晶会导致电池提前失效，更严重的还会引起电池爆炸，因而，如何解决锌枝晶问题一直是研究锌负极电池的核心问题。目前锌负极电池中常使用防枝晶隔膜来抑制锌枝晶的生长。目前镍锌电池中就使用了防枝晶隔膜来抑制锌枝晶的生长，但这种防枝晶隔膜不仅价格较贵，而且由于这种防枝晶隔膜的孔径和孔隙率很小，对电解液中的离子传输造成了一定的障碍，增加了电池的内部阻抗。目前另一种常用的方法是在锌粉里添加重金属或重金属氧化物，这一类添加剂对抑制锌枝晶只能起到稍微改善的作用，无法避免锌枝晶的生长，另外，这一类添加剂一般都是有毒的重金属氧化物，比如汞、氧化铅、氧化镉等。

发明内容

解决的技术问题：本申请提供一种锌负极电池用隔膜改性方法，可以在较宽温度范围内抑制锌枝晶，解决现有锌负极电池用隔膜有毒、对环境不友好，价格高昂，孔径孔隙小和电池内部阻抗高等技术问题。

本申请采用以下技术方案：

一种锌负极电池用隔膜改性方法，所述锌负极电池用隔膜改性方法步骤为：

第一步：将亲水性的高分子化合物溶于溶剂中，所述溶剂为水或有机溶剂，得到亲水性高分子化合物的分散液，所述亲水性高分子化合物在分散液中的质量比例小于50%，所述亲水性高分子化合物是藻酸盐类亲水性高分子化合物、合成的亲水性高分子化合物、无机亲水性高分子化合物以及动物、植物、微生物组织中提取的亲水性高分子化合物中的一种或几种，优选含有酰胺基团的亲水性高分子化合物，或同时含有胺基和羧基的亲水性高分子化合物；

第二步：将亲水性高分子化合物的分散液均匀分散于隔膜中，所述隔膜为具有吸水性的隔膜，如玻璃纤维类隔离膜、纤维素类隔离膜、尼龙隔离膜或聚丙烯无纺布类隔离膜，不包括用于锂离子电池的疏水性隔膜，如聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯聚乙烯复合隔膜，所述隔膜的孔径较锂离子电池的隔膜的孔径大，所述隔膜的孔径＞100纳米；

第三步：除去或不除去溶剂后得到改性的锌负极电池的隔膜。

作为本发明的一种优选技术方案：所述锌负极电池是指一类以金属锌作为负极活性物质的电池如：锌/锰电池、锌/银电池、锌/卤素电池、锌离子电池、锌/聚合物电池、锌/锂混合离子电池、锌/钠混合离子电池或锌/钾混合离子电池，所述锌负极电池的电解液的pH<9.0，优选pH<8.0，更优选pH<7.0。

作为本发明的一种优选技术方案：所述改性隔膜中亲水性高分子化合物的添加量为0.01-500mg/cm²，优选0.1-50mg/cm²，更优选0.1-20mg/cm²。

作为本发明的一种优选技术方案：所述合成的亲水性高分子化合物如：聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐和聚乙二醇中的一种或几种。

作为本发明的一种优选技术方案：所述无机亲水性高分子化合物如：硅酸镁铝、硅酸镁锂、硅酸镁钠、膨润土、改性膨润土、水辉石和改性水辉石中的一种或几种。