[发明专利]一种含有锌缓蚀剂曲拉通X-100的锌电极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含有锌缓蚀剂曲拉通X‑100的锌电极，以质量配比计，包括以下原料：曲拉通X‑100：0.001％‑1％；氧化铋：0.001％‑5％；氢氧化钙：0.001％‑25％；导电材料：0.1％‑30％；聚四氟乙烯：0.5％‑5％；增稠剂：0.1％‑3％；余量为氧化锌及其他不可避免的杂质；所述的膨胀剂为木质素和木质素磺酸盐中的一种或多种。本发明还提供了上述含有锌缓蚀剂曲拉通X‑100的锌电极的制备方法，通过本发明制备获得的锌电极寿命较长，且解决了锌电极在碱性电解液中的腐蚀自放电问题，具有较高的商业价值与推广价值。

技术领域

本发明涉及电池电极制备技术领域，具体而言，涉及一种含有锌缓蚀剂曲拉通X-100的锌电极及其制备方法。

背景技术

化学电源是储能装置载体之一，它可以将化学能直接转化为电能。与其它的能源相比，化学电源具有转化效率高，噪声污染低，可以任意组合便于携带等特点。移动电话、笔记本电脑等便携式电子产品的发展日新月异，以电池作为动力源的电动汽车，目前成为能源研究领域的热点。同时对于一些特殊的领域如航空航天、通讯卫星以及军事装备等的发展，对高效安全、绿色环保的化学电源需求愈为迫切。因此，新型绿色高性能电池的实用规模化应用将成为社会的一大主题。

锌镍电池具有比功率高(可超过200W/kg)、比能量高(55-85Wh/kg)、工作温度范围广(-20℃-60℃)以及路端电压高(达1.75V)和可大电流充放电等优点，并且原材料来源丰富，成本较低，因此其作为动力电源具有很大的潜力。也正是这些优势使得其成为了新一代绿色高性能二次动力电池的有力竞争者。

锌在碱性溶液中具有很强的电化学活性，极其容易在强碱性溶液中腐蚀，同时由于两性的金属锌的热力学性质不稳定，且放电产物锌酸盐在强碱性的电解液中具有很高的溶解度，因此电极往往容易出现极片变形、锌电极的自腐蚀、枝晶的生长和钝化等现象，从而导致电极逐渐失效。我公司通过引进法国的专利技术，通过引入导电陶瓷，解决了困扰行业多年的锌枝晶问题，电池寿命可以达到千次以上。但电极的自腐蚀问题导致电池的自放电较大，而且正负极的自放电程度不同，再充电时就会导致失水，电解液的减少会导致电池的实际使用寿命减少，因此这一问题必须得到有效解决。

HgO，PbO是很好的抑制锌电极腐蚀的无机金属氧化物缓释添加剂，由于其具有剧毒性目前基本上已经禁止往电极材料中作为缓蚀剂添加使用。其替代物质如Cd，Bi，In，Tl，Sn等金属的氧化物及其氢氧化物在目前的无机金属氧化物缓蚀剂材料领域研究报道最多[53,55].其中铟In和铊T1具有非常好的显著缓蚀效果，可以极大程度地提高锌电极的电流密度均匀分布。这几种具有显著效果的无机金属氧化物缓蚀剂在锌电极中的缓释作用机理是因为其具有较高的平衡电位，因而在电极充电的过程中可以优先地被还原沉积附着在负极集流体上，然而在放电的过程中又不会参与电极氧化反应，从而能够一次性沉积为金属态单质，这些金属都具有较高的析氢过电位，能提高锌电极在阴极还原沉积过程中水电解的析氢反应，从而就可以非常有效地抑制析氢反应的共轭反应，即能够有效地抑制锌电极在碱性电解液中的腐蚀自放电问题。

也有报道添加含F的表面活性剂，具有良好的缓蚀效果，但多用于一次性电池；还有报道稀土元素的氧化物及其盐有缓蚀效果，但未见真正应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含有锌缓蚀剂曲拉通X-100的锌电极，以解决目前常规镍锌电池的锌电极容易出现极片变形、自腐蚀、枝晶的生长和钝化从而导致电极逐渐失效的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种含有锌缓蚀剂曲拉通X-100的锌电极，以质量配比计，包括以下原料：

曲拉通X-100：0.001％-1％；

氧化铋：0.001％-5％；

氢氧化钙：0.001％-25％；

导电材料：0.1％％-30％；

聚四氟乙烯：0.5％-5％；