[发明专利]一种含有改性纳米锌粉的锌锰电池及其制备方法

说明书

本发明涉及锌锰电池技术领域领域，尤其涉及一种含有改性纳米锌粉的锌锰电池及其制备方法，包括外壳，正极环，负极锌膏，隔膜和电解液一；所述负极锌膏的原料包括，按照重量比计，46～65％改性纳米锌粉，3～7％粘结剂，27～46％电解液二和1～4％添加剂。本发明制备得到的含有改性纳米锌粉的锌锰电池采用碳量子点锚固和包覆纳米锌粉技术，具有以下优点：(1)电池实际容量、库伦效率高，实用性强；(2)电池循环寿命大于1000次，使用寿命长；(3)电池耐温宽，能够在‑30℃‑100℃条件下正常工作；(4)电池不添加任何含铅含汞材料，安全环保。

技术领域

本发明涉及锌锰电池技术领域领域，尤其涉及一种含有改性纳米锌粉的锌锰电池及其制备方法。

背景技术

电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。理想的电池器件需具备大容量、可逆性强、快充快放、成本低廉、环境友好等特点。传统的碱锰电池、锂离子电池、铅酸电池、镉镍电池以及各种电容器被广泛研究并在生活中得以应用。铅酸电池作为能量储存系统，因电压稳定、使用方便，曾被广泛应用于启动电源、备用电源、动力电源、储能电源等领域，但是铅酸电池存在着无法被忽视的环保问题，在铅酸电池的制造和回收过程中，都容易产生环境污染。锌锰电池由于结构简单、安全环保、成本低廉等特点，在电池领域受到越来越多的关注；而且Zn/MnO2电池对于组装环境的要求较低、器件组装简易，在柔性及可穿戴领域也有独特的优势，这些特点使得锌锰电池的应用前景广阔。

中国专利CN201910905455.0提供了一种含有改性纳米锌粉的碱性锌锰电池，采用笼型倍半硅氧烷纳米锌粉对纳米锌粉进行改性，辅以离子液体改性笼型倍半硅氧烷、乙醇胺磷酸酯和乙醇胺磷酸酯衍生物的协同作用，在对纳米锌粉起到分散作用的同时，使其与纳米锌粉具备良好的配位螯合作用，提高了电池整体性能的均一性，从而延长了电池的放电性能和使用寿命。但是该发明的配方复杂，工艺繁琐，成本较高，大量的掺杂更加考验原料的储存稳定性，局限了其实际应用环境。基于此，制备一种含有改性纳米锌粉的锌锰电池成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明通过提供一种含有改性纳米锌粉的锌锰电池，解决了现有技术中锌离子电池实际容量有限，耐温性差的缺陷，采用简单工艺即可获得循环寿命长，能量密度高，耐温宽的锌锰电池。

本发明第一方面提供了一种含有改性纳米锌粉的锌锰电池，包括外壳，正极环，负极锌膏，隔膜和电解液一；所述负极锌膏的原料包括，按照重量比计，46～65％改性纳米锌粉，3～7％粘结剂，27～46％电解液二和1～4％添加剂。

在一种优选的实施方式中，所述改性纳米锌粉为碳量子点包覆纳米锌粉。

在一种优选的实施方式中，所述碳量子点包括纳米金刚石，石墨烯量子点，荧光碳颗粒中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述碳量子点为石墨烯量子点。

在一种优选的实施方式中，所述碳量子点包覆纳米锌粉中纳米锌粉的粒径为200-600目。

在一种优选的实施方式中，所述粘结剂包括羧甲基纤维素，硅酸钠，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述添加剂为笼型倍半硅氧烷。

在一种优选的实施方式中，所述笼型倍半硅氧烷包括乙烯基-POSS，氨基-POSS，环氧基-POSS，羟基-POSS中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述电解液二为质量浓度为32-40％的碱金属水溶液。

本发明第二方面提供了一种含有改性纳米锌粉的锌锰电池，所述含有改性纳米锌粉的锌锰电池的制备步骤包括：

S1.制备改性纳米锌粉；