[发明专利]具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备及应用

权利要求书

1.一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取Sn(OTf)₂溶解于去离子水中，配成Sn(OTf)₂溶液；

(2)取预处理后的Zn片置于步骤(1)中的Sn(OTf)₂溶液中浸泡，随后取出清洗烘干，得到Sn@3D-Zn负极，即为目标产物。

2.根据权利要求1所述的一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Sn(OTf)₂溶液的浓度为0.01～0.05mol/L。

3.根据权利要求1所述的一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Sn(OTf)₂溶液的浓度为0.03mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，Zn片预处理过程为：先采用酒精超声清洗除去表面可能存在的有机物杂质，再于60°的真空干燥箱中烘干。

5.根据权利要求1所述的一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，浸泡在室温下进行。

6.根据权利要求1所述的一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，浸泡时间为5-30s。

7.根据权利要求1所述的一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，浸泡时间为10s。

8.一种具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极，其采用如权利要求1至7任一所述的制备方法制备得到。

9.如权利要求8所述的具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的应用，其特征在于，该锡保护三维锌金属负极用于制备水系锌离子电池、锌铜非对称电池或锌对称电池。

10.如权利要求9所述的具有高循环稳定性的锡保护三维锌金属负极的应用，其特征在于，水系锌离子电池的制备过程具体为：

(A-1)称取V₂O₅于室温中将其搅拌溶解在去离子水中，再加入苯胺，接着滴加盐酸调节溶液pH至3，得到混合溶液；

(A-2)将步骤(A-1)所得混合溶液转移至高压水热釜中，升温至120℃反应24小时，随后冷却至室温并收集反应产物，洗涤、烘干后，得到PANI-V₂O₅；

(A-3)称取步骤(A-2)所得PANI-V₂O₅、乙炔黑与聚偏氟乙烯，研磨混合，再滴加N-甲基吡咯烷酮，持续混合搅拌，得到浆料液；

(A-4)将步骤(A-3)所得浆料液滴加至碳布上，随后干燥，得到水系锌离子电池正极备用；

(A-5)裁剪设计尺寸的玻璃纤维隔膜，并配置ZnSO₄水溶液作为电解质以备用；

(A-6)电池壳体选用CR2032型，按照负极壳→Sn@3D-Zn负极→玻璃纤维隔膜→PANI-V₂O₅→垫片→弹片→正极壳的顺序叠放，随后利用电池封口机进行封装，即制备得到水系锌离子电池；

锌对称电池的制备过程具体为：

(B-1)裁剪设计尺寸的玻璃纤维隔膜，并配置ZnSO₄水溶液作为电解质以备用；

(B-2)电池壳体选用CR2032型，按照负极壳→Sn@3D-Zn→玻璃纤维隔膜→Sn@3D-Zn→垫片→弹片→正极壳的顺序叠放，随后利用电池封口机进行封装，即制备得到锌对称电池；

锌铜非对称电池的制备过程具体为：

(C-1)裁剪设计尺寸的玻璃纤维隔膜，并配置ZnSO₄水溶液作为电解质以备用；

(C-2)称取ZnSO₄·7H₂O、NaCl和H₃BO₃溶解于水中，得到混合溶液；

(C-3)以步骤(C-1)中的Cu箔为工作电极，Pt片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，步骤(C-2)中的混合溶液为电解液制备三电极体系；

(C-4)利用-3mA cm^-2的恒电流对步骤(C-3)所构建三电极体系中的Cu箔进行Zn沉积，得到Zn@Cu电极片；

(C-5)将步骤(C-4)中所得Zn@Cu电极片浸泡于Sn(OTf)₂水溶液中取出，再清洗、干燥后，得到Sn@Cu；

(C-6)电池壳体选用CR2032型，按照负极壳→Sn@3D-Zn→玻璃纤维隔膜→Sn@Cu→垫片→弹片→正极壳的顺序叠放，随后利用电池封口机进行封装，即制备得到锌铜非对称电池。