[发明专利]用于涂覆在电池负极上的涂料组合物、涂层以及形成该涂层的方法和应用

说明书

本发明提供了一种用于涂覆在电池负极上的涂料组合物、涂层以及形成该涂层的方法和应用，所述用于涂覆在电池负极上的涂料组合物，其包含聚乙烯醇、聚氧化乙烯、造孔剂和缓蚀剂，其中各个组分的质量百分比范围是：聚乙烯醇2～10％；聚氧乙烯1～3％；造孔剂0.1～2％；缓蚀剂0.1～3％；余量为去离子水；造孔剂适于与电池中电解液反应溶解，在高分子涂层上形成多孔结构；其中，造孔剂选自气相二氧化硅。本发明要解决的技术问题是提供一种用于涂覆在电池负极上的涂料组合物，其在电池中的锌负极表面形成包覆锌负极的高分子涂层，涂层材料能够限制电解液中电解质成分与锌电极的接触，减少溶解自腐蚀现象的出现，进而减少锌电极变形和板结钝化情况的产生。

技术领域

本发明涉及锌镍电池技术领域，具体而言，涉及一种用于涂覆在电池负极上的涂料组合物、涂层以及形成该涂层的方法和应用。

背景技术

锌镍电池因其具备较高的理论比容量、高输出功率、低成本、本征安全性、环境友好以及原材料资源丰富等特点受到广泛的关注，是一种极具发展潜力的化学二次电源。在现有技术中，由于锌镍电池负极在碱性电解液体系下存在电极溶解自腐蚀现象，导致其荷电保持性能很差，自放电严重，电池充满电状态存放一段时间后，即出现容量损失的现象。另外，锌电极的溶解自腐蚀也会导致电池再次充电时，电解液中溶解的锌离子或锌酸根离子在极片其他活性点位置沉积，造成锌电极变形和板结钝化的现象。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题之一是提供一种用于涂覆在电池负极上的涂料组合物，其在电池中的锌负极表面形成包覆锌负极的高分子涂层，涂层材料能够限制电解液中电解质成分与锌电极的接触，减少溶解自腐蚀现象的出现，进而减少锌电极变形和板结钝化情况的产生。

为解决上述问题，本发明提供一种用于涂覆在电池负极上的涂料组合物，包含聚乙烯醇、聚氧化乙烯、造孔剂和缓蚀剂，其中各个组分的质量百分比范围是：聚乙烯醇2～10％；聚氧乙烯1～3％；造孔剂0.1～2％；缓蚀剂0.1～3％；余量为去离子水；所述造孔剂适于与电池中电解液反应溶解在涂层上形成多孔结构；其中，所述造孔剂选自气相二氧化硅。

采用上述组合物质之后，聚乙烯醇、聚氧乙烯均为亲水性高分子材料，其作为涂层材料既能保证锌电极的润湿性能，又能保护锌电极活性物质的迁移，同时限制电解液中电解质成分与锌电极的接触，减少溶解自腐蚀现象的出现，提升锌镍电池荷电保持能力，防止极板腐蚀变形。并且聚乙烯醇、聚氧化乙烯在碱性条件下能够稳定存在，保证锌负极在电池全寿命周期内，都能够被保护。气相二氧化硅作为造孔剂，能够与电解质反应生成硅酸盐溶解，从而使该涂层产生氢氧根穿梭的通道，保证电池内阻不会因涂层的存在而升高。缓蚀剂的添加辅助提升锌电极的抗溶解自腐蚀能力

可选地，所述缓蚀剂包括氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、硫酸镁、硝酸镁、氯化镁中的一种或多种混合物。

可选地，所述聚乙烯醇、聚氧化乙烯、造孔剂和缓蚀剂的质量比为1:0.1-1:0.01-0.35:0.01-0.15。

本发明要解决的技术问题之二是提供一种涂层，其由上述用于涂覆在电池负极上的涂料组合物固化形成，所述涂层厚度为0.01-2.00mm。

可选地，所述涂层厚度为0.01-0.30mm。

本发明要解决的技术问题之三是提供一种涂层的制备方法，由上述任一所述的涂料组合物形成，包括以下步骤：

S1、将聚乙烯醇、聚氧化乙烯、造孔剂和缓蚀剂溶于去离子水中配置成涂层液；

S2、将电池负极片浸润于所述涂层液中，使所述电池负极片表面沾满所述涂层液，再对所述电池负极片进行拉浆和烘干处理，制得涂层负极；

S3、将所述涂层负极安装在锌镍电池中，电池电解液与造孔剂反应，在锌负极表面的涂层上形成多孔结构。