【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開涉及用于水性鋅電池的銦鋅基合金陽極。
技術介紹
1、水性鋅電池使用地球豐產元素，具有高安全性、低成本并建立了可回收性。鋅基電池(例如mno2/zn)已作為原電池而被商業化，是電池市場的主導技術之一；然而，mno2/zn和其他鋅基電池的可充電性受到鋅陽極難題的嚴重限制，特別是在高放電深度和/或高電鍍電流密度的條件下更是如此。導致內部短路的鋅枝晶形成是利用非堿性電解質的水性鋅電池的電池失效的最為常見的原因。需要在循環過程中抑制枝晶形成的鋅陽極。
技術實現思路
1、公開了用于水性鋅電池的陽極。還公開了包括陽極的電池以及制造和使用該陽極的方法。
2、所公開的陽極的實施方式包含inxmyznz合金，其中m是al、ag、bi、pb、sn、cd或其任何組合。在某些實施方式中，m是al。在某些方面，當陽極先前尚未被循環時，適用以下情況：x的范圍為0.03至0.2，z的范圍為0.80至0.97，x+y+z＝1，陽極包含被分布在整個inxmyznz合金中的銦疇和鋅疇，并且陽極的暴露上表面具有≥z的鋅濃度。據了解，x、y和z的值也對應于合金中的每種元素的原子百分比。例如，x＝0.08的值對應于8原子％的銦。因此，組成為in0.1al0.01zn0.89的銦鋁鋅合金包含10原子％的銦、1原子％的鋁和89原子％的鋅。
3、在一些方面，陽極還包括集電器。在某些實施方式中，陽極還包括與集電器接觸的鋅層，鋅層的厚度范圍為0.5μm至1μm，和/或inxmyznz合金的靠近集電器的下部
4、在上述或以下方面中的任一方面，在一次或多次循環后的部分或完全放電狀態下，陽極可以包括多孔表面部分和塊體部分，該多孔表面部分包括多個孔隙，該多孔表面部具有大于x原子％的銦濃度和小于z原子％的鋅濃度，該塊體部分包含inxmyznz合金。在完全放電狀態下，多孔表面部分可以包含至少50原子％的銦。在一些實施方式中，多孔表面部分中的至少一些銦以in2o3的形式存在。
5、在上述或以下方面中的任一方面，當陽極隨后處于部分或完全充電狀態時，多孔表面部分的孔隙至少部分地被填充有鋅。在一些方面，當孔隙在充電過程中填充有鋅并在隨后的放電過程中變空時，多孔表面部分中的銦的形態保持不變。
6、可充電鋅電池的多個方面包括本文公開的陽極、陰極和水性電解質。水性電解質包含鋅鹽，并且可以包含一種或多種添加劑。在一些實施方式中，水性電解質包含znso4、zn(h2nso3)2、zn(ch3so3)2、zn(c2f6no4s2)2、zn(f2no4s2)2、zn(clo4)2和zn(ch3co2)2或其任一組合。
7、所公開的陽極的多個方面可以通過經由電沉積從in:zn摩爾比為x:z的包含in3+離子和zn2+離子的水溶液中制備包含inxmyznz合金的膜來形成。該膜可以被電沉積到集電器上。
8、通過參考附圖進行的以下詳細描述，本公開的上述和其他目的、特征和優點將變得更加明顯。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種陽極，所述陽極包含InxMyZnz合金，其中：
2.如權利要求1所述的陽極，其中：
3.如權利要求1所述的陽極，其中，所述陽極還包括集電器。
4.如權利要求3所述的陽極，其中，所述陽極還包括與所述集電器接觸的鋅層，所述鋅層的厚度為0.5μm至1μm。
5.如權利要求3所述的陽極，其中，所述InxMyZnz合金的靠近所述集電器的下部區域中的銦濃度＞x。
6.如權利要求1所述的陽極，其中，在一次或多次循環之后的部分或完全放電狀態下，所述陽極包括：
7.如權利要求6所述的陽極，其中，所述多孔表面部分在所述完全放電狀態下包含至少50原子％的銦。
8.如權利要求7所述的陽極，其中，所述多孔表面部分在所述完全放電狀態下包含至少75原子％的銦。
9.如權利要求6所述的陽極，其中，所述多孔表面部分包含In2O3。
10.如權利要求6所述的陽極，其中，當所述陽極隨后處于部分或完全充電狀態下時，所述多孔表面部分的孔隙被至少部分地填充有鋅。
11.如權利要求10所述的陽極，其
12.如權利要求1所述的陽極，其中，所述陽極具有：
13.如權利要求1所述的陽極，其中，M是Al。
14.一種可充電鋅電池，包括：
15.如權利要求14所述的可充電鋅電池，其中，所述陰極包含二苯并[b,i]噻蒽-5,7,12,14-四酮、芘-4,5,9,10-四酮、基于三角菲醌的大環、四氯-1,4-苯醌、四氨基對苯醌、3,4,9,10-苝四羧酸二亞胺苝二酰亞胺苝酰亞胺、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、吩嗪、二喹喔啉并[2,3-a:2′,3′-c]吩嗪、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(3,4-亞乙基二氧噻吩)、聚對苯撐、聚吲哚，硝基氮氧化物、有機硫聚合物、三苯胺、三苯胺衍生物、MnO2、氧化釩、ZnxMn2-xO4(其中，x≤1)、MnS、Co3O4、Ag、MgV2O5、Bi2S3、氧化鈣釩、錳基金屬有機框架、銅基金屬有機框架、普魯士藍或普魯士藍類似物。
16.如權利要求14所述的可再充電鋅電池，其中，所述水性電解質包含ZnSO4、Zn(H2NSO3)2、Zn(CH3SO3)2、Zn(C2F6NO4S2)2、Zn(F2NO4S2)2、Zn(ClO4)2和Zn(CH3CO2)2或其任一組合。
17.一種制備如權利要求1-13中的任一項所述的陽極的方法，其中，所述方法包括經由電沉積從In:Zn摩爾比為x:z的包含In3+離子和Zn2+離子的水溶液中制備包含InxMyZnz合金的膜。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述水溶液包含In2(SO4)3和ZnSO4。
19.如權利要求17所述的方法，其中，將所述膜電沉積到集電器上。
20.如權利要求17所述的方法，其中，所述水溶液還包含硫酸鋁和硼酸。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種陽極，所述陽極包含inxmyznz合金，其中：
2.如權利要求1所述的陽極，其中：
3.如權利要求1所述的陽極，其中，所述陽極還包括集電器。
4.如權利要求3所述的陽極，其中，所述陽極還包括與所述集電器接觸的鋅層，所述鋅層的厚度為0.5μm至1μm。
5.如權利要求3所述的陽極，其中，所述inxmyznz合金的靠近所述集電器的下部區域中的銦濃度＞x。
6.如權利要求1所述的陽極，其中，在一次或多次循環之后的部分或完全放電狀態下，所述陽極包括：
7.如權利要求6所述的陽極，其中，所述多孔表面部分在所述完全放電狀態下包含至少50原子％的銦。
8.如權利要求7所述的陽極，其中，所述多孔表面部分在所述完全放電狀態下包含至少75原子％的銦。
9.如權利要求6所述的陽極，其中，所述多孔表面部分包含in2o3。
10.如權利要求6所述的陽極，其中，當所述陽極隨后處于部分或完全充電狀態下時，所述多孔表面部分的孔隙被至少部分地填充有鋅。
11.如權利要求10所述的陽極，其中，當孔隙在充電過程期間填充有鋅并在隨后的放電過程期間變空時，所述多孔表面部分中的所述銦的形態保持不變。
12.如權利要求1所述的陽極，其中，所述陽極具有：
13.如權利要求1所述的陽極，其中，m是al。
14.一種可充電鋅電池，包括：
15.如權利要求14所述的可充...
【專利技術屬性】
技術研發人員：M·R·費耶特，X·李，D·M·里德，
申請(專利權)人：巴特爾紀念研究院，
類型：發明
國別省市：
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