【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電池，尤其涉及一種柔性高性能鋅負極三維集流體及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、在可穿戴設(shè)備對自身功能持續(xù)進行強化的同時，也在朝著輕便快捷、高集成化的方向發(fā)展，以滿足人們對各種各樣使用環(huán)境的需求。因此，為了保證這些設(shè)備能夠長期有效運行，研發(fā)出能與之相匹配的高機械柔性、高能量密度、長使用壽命和安全穩(wěn)定的可穿戴儲能設(shè)備是重中之重。在這樣的大背景下，柔性水系鋅離子電池作為新一代儲能設(shè)備，因其安全性高、儲量豐富、環(huán)保等優(yōu)點，成為近年來電池領(lǐng)域的研究熱點。金屬鋅負極擁有高達5855mah·cm-3的理論體積容量和820mah·cm-3的理論質(zhì)量容量，以及較低的氧化還原電位(-0.76v?vs標準氫電極，she)、成本低等優(yōu)勢。并且，與通常使用有機電解質(zhì)體系的的鋰離子電池相比，水系鋅離子可充電電池使用的是高安全性的水系電解質(zhì)，這不僅降低了成本與環(huán)境污染，更使其在通常需要貼身使用的柔性可穿戴設(shè)備方面具有巨大的應(yīng)用前景。然而，鋅負極在實際應(yīng)用中存在鋅枝晶、腐蝕、析氫以及鈍化等問題，造成電池在容量、倍率、庫倫效率及循環(huán)壽命等方面的性能缺陷，極大地限制了水系鋅離子電池推廣應(yīng)用。
2、研究表明，鋅枝晶生長、析氫和腐蝕/鈍化三個問題是緊密聯(lián)系的，一個問題的加劇很可能引發(fā)另外兩者的聯(lián)動加劇，同時，改善其中一個問題，也能有效控制另外兩個反應(yīng)發(fā)生。造成鋅枝晶問題的根源在于鋅負極表面的電場分布不均，鋅離子傾向于在電場分布較為密集的地方聚集并得電子沉積為鋅金屬，形成凸起并加劇電場不勻，造成枝晶進一步生長。
技
1、本專利技術(shù)的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種柔性高性能鋅負極三維集流體及其制備方法和應(yīng)用。
2、本專利技術(shù)的一種柔性高性能鋅負極三維集流體，包括柔性三維基底和通過化學(xué)鍍方式原位生長在柔性三維基底上的銅層。
3、進一步的，所述的柔性三維基底為棉布、碳布、麻布、合成纖維、工程塑料基底中的一種。
4、一種如上述的柔性高性能鋅負極三維集流體的制備方法，包括如下步驟：
5、s1、將柔性三維基底清洗后干燥；
6、s2、浸入含有氯化錫和鹽酸的水溶液中進行敏化處理得活性基底；
7、s3、將活性基底浸入含銅鹽的化學(xué)鍍?nèi)芤褐校瑪嚢璨⒓尤脒€原劑，攪拌反應(yīng)一段時間后取出清洗并干燥，得到所述柔性三維集流體。
8、進一步的，銅鹽為硫酸銅、氯化銅中的一種。
9、進一步的，所述還原劑為次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、甲醛中的一種。
10、進一步的，化學(xué)鍍?nèi)芤喊ㄣ~鹽、絡(luò)合劑、氫氧化鈉和無水碳酸鈉。
11、進一步的，所述絡(luò)合劑為檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉中的一種。
12、一種鋅負極，包括上述的柔性高性能鋅負極三維集流體。
13、一種鋅碘全電池，包括上述的鋅負極。
14、本專利技術(shù)采用化學(xué)鍍的方法，用非導(dǎo)電柔性基底制備出具有良好導(dǎo)電性和能抑制枝晶生長的三維柔性鋅負極集流體，可顯著降低電池的形核過電位，均勻化電場，能顯著提高電池的循環(huán)使用壽命和庫倫效率，特別是在5ma的電流密度下能具有10mv的形核過電位與超過800圈的穩(wěn)定循環(huán)，同等條件下對應(yīng)金屬箔片的形核過電位為86mv，循環(huán)壽命不足40圈。
15、本專利技術(shù)制備工藝簡易，成本低廉，在柔性水系鋅離子電池方向有很大的應(yīng)用潛力。
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1.一種柔性高性能鋅負極三維集流體，其特征在于，包括柔性三維基底和通過化學(xué)鍍方式原位生長在柔性三維基底上的銅層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種柔性高性能鋅負極三維集流體，其特征在于，所述的柔性三維基底為棉布、碳布、麻布、合成纖維、工程塑料基底中的一種。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的柔性高性能鋅負極三維集流體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，銅鹽為硫酸銅、氯化銅中的一種。
5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述還原劑為次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、甲醛中的一種。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，化學(xué)鍍?nèi)芤喊ㄣ~鹽、絡(luò)合劑、氫氧化鈉和無水碳酸鈉。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述絡(luò)合劑為檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉中的一種。
8.一種鋅負極，其特征在于，包括如權(quán)利要求1或2所述的柔性高性能鋅負極三維集流體。
9.一種鋅碘全電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求8所述的鋅負極。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種柔性高性能鋅負極三維集流體，其特征在于，包括柔性三維基底和通過化學(xué)鍍方式原位生長在柔性三維基底上的銅層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種柔性高性能鋅負極三維集流體，其特征在于，所述的柔性三維基底為棉布、碳布、麻布、合成纖維、工程塑料基底中的一種。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的柔性高性能鋅負極三維集流體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，銅鹽為硫酸銅、氯化銅中的一種。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱云海，彭錦翔，楊應(yīng)奎，汪鵬程，向博，
申請(專利權(quán))人：武漢紡織大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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