CN110600746A - 一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池 - Google Patents

一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110600746A
CN110600746A CN201910907323.1A CN201910907323A CN110600746A CN 110600746 A CN110600746 A CN 110600746A CN 201910907323 A CN201910907323 A CN 201910907323A CN 110600746 A CN110600746 A CN 110600746A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc
powder
current collector
parts
based battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910907323.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王明煜
赵梁栋
李亮生
徐松
王相清
秦彦国
丁红杰
耿志远
耿宛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Chaoli New Energy Co ltd
Original Assignee
Henan Chaoli New Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Chaoli New Energy Co ltd filed Critical Henan Chaoli New Energy Co ltd
Priority to CN201910907323.1A priority Critical patent/CN110600746A/zh
Publication of CN110600746A publication Critical patent/CN110600746A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/30—Nickel accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/244—Zinc electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H01M4/662—Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/745—Expanded metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池，属于电池技术领域。本发明的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及附着在锌基体上的导电层，所述锌基体为锌或锌合金或镀锌金属；所述导电层包括金属粉和粘结剂，所述金属粉为铜粉、锡粉、镁粉、钙粉、锌粉、钛粉、锰粉、铟粉、铅粉、镉粉、钯粉、铋粉、钨粉、钒粉中的至少一种。所述导电层还包括导电剂，所述导电剂为石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、碳纤维球中的至少一种。本发明的锌基电池用复合集流体，在锌基体表面设置导电层，导电层包含金属粉，既保证了集流体的导电性，又在一定程度上降低了集流体成本，进而从整体上降低了电池成本。

Description

一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池
技术领域
本发明涉及一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池，属于电池技术领域。
背景技术
锌基电池是以锌为活性物质的电池，包括锌锰电池、锌镍电池、锌锂电池、锌锂锰电池、锌铝电池、锌银电池、锌空电池、锌铁电池、锌钠电池等。锌基电池具备无毒、无害、安全、高功率、高容量、高能量、长寿命、低成本等特性，在多个领域已经得到了广泛应用。该电池生产过程无废水、废气、有害物质排放，更加符合当下对绿色能源的要求。
低成本是锌基最突出的特点，由于其采用了锌材料作为电极材料，材料的成本较低。另外，锌基电池采用了水性电解液，一般为氢氧化钾溶液，不单提高了安全性，也大大降低了电池成本。
锌基电池中，负极集流体一般采用铜带或铜箔，由于金属铜的价格越来越贵，因此，负极集流体成为了锌基电池控制成本的瓶颈之一。
发明内容
本发明提供一种锌基电池用复合集流体，以降低锌基电池的制造成本。
本发明还提供一种上述锌基电池用复合集流体的制备方法，该方法原料易得，工艺简单，便于规模化生产。
本发明还提供一种锌基电池用负极片以及使用该负极片的锌基电池，该电池具有较低的成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及附着在锌基体上的导电层，所述锌基体为锌或锌合金或镀锌金属；所述导电层包括金属粉和粘结剂，所述金属粉为铜粉、锡粉、镁粉、钙粉、锌粉、钛粉、锰粉、铟粉、铅粉、镉粉、钯粉、铋粉、钨粉、钒粉中的至少一种。
所述金属粉与粘结剂的质量比为50-95:5-35。
所述导电层还包括导电剂，所述导电剂为石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、碳纤维球中的至少一种。
所述导电层还包括氧化物，所述氧化物为二氧化锡、氧化锌、二氧化锰、氧化铋、氧化铟中的至少一种。
所述导电层还包括氮化物，所述氮化物为氮化钙、氮化钛、氮化镁、氮化锶中的任意一种。
所述导电层还包括增强剂，所述增强剂为钛酸钙、锰酸锂中的至少一种。
所述金属粉的粒度为200-2000目。
锌基体的厚度与导电层的厚度之比为300-500:30-80。
一种上述的锌基电池用复合集流体的制备方法，包括如下步骤：
1)将金属粉、粘结剂、溶剂混合均匀，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌基体表面，烘干，即得。
上述烘干的温度为80-120℃。烘干的时间为30-120min，优选为30-120min。
一种锌基电池用负极片，包括负极集流体以及涂覆在负极集流体上的负极材料层，所述负极集流体为上述的锌基电池用复合集流体。
一种锌基电池，包括正极片和负极片，所述负极片为上述的锌基电池用负极片。
本发明的有益效果：
本发明的锌基电池用复合集流体，在锌基体表面设置导电层，导电层包含金属粉，既保证了集流体的导电性，又在一定程度上降低了集流体成本，进而从整体上降低了电池成本。另外，包含金属粉的导电层设置在锌基体的表面，对锌基体形成了防护层，增加了锌基体被腐蚀的难度，延长了集流体结构稳定的持续时间，提高了电池的循环性能。
附图说明
图1为本发明的实施例1中的锌基电池用复合集流体制得的电池的放电曲线；
图2为实施例1-4中的锌基电池用复合集流体制得的电池的循环曲线对比图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更容易理解，下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的锌基电池用复合集流体包括锌基体以及附着在锌基体上的导电层，所述锌基体为锌或锌合金；所述导电层包括金属粉和粘结剂，所述金属粉为铜粉、锡粉、镁粉、钙粉、锌粉、钛粉、锰粉、铟粉、铅粉、镉粉、钯粉、铋粉、钨粉、钒粉中的至少一种。本发明的锌基电池为锌锰电池、锌镍电池、锌锂电池、锌锂锰电池、锌铝电池、锌银电池、锌空电池、锌铁电池、锌钠电池中的任意一种。锌基体为泡沫锌、锌网、锌箔、锌板中的任意一种。锌网为斜拉网、三维网、冲孔网中的任意一种。优选为锌网，锌网的孔径为0.2-2mm。铜粉优选为电解铜。
金属粉与粘结剂的比例可以视情况进行设置，一般情况下，粘结剂的量不宜过多，根据实验情况来看，粘结剂过多时，对锌基电池的循环性能有所影响。优选的，所述金属粉与粘结剂的质量比为50-70:5-35。
虽然金属粉的导电性非常好，但是，根据实验情况来看，加入一些碳基的导电剂能够提高电池的性能。优选的，所述导电层还包括导电剂，所述导电剂为石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、碳纤维球中的至少一种。导电剂的量不宜过多，避免对极片电位的影响，一般情况下，所述金属粉与导电剂的质量比为50-70:10-20。
导电层还包括氧化物，所述氧化物为二氧化锡、氧化锌、二氧化锰、氧化铋、氧化铟中的至少一种。金属粉与氧化物的质量比为50-70:8-50。
进一步的，导电层还包括氮化物，所述氮化物为氮化钙、氮化钛、氮化镁、氮化锶中的任意一种。金属粉与氮化物的质量比为50-70:3-8。
进一步的，导电层还包括增强剂，所述增强剂为钛酸钙、锰酸锂中的至少一种。金属粉与增强剂的质量比为50-70:0.5-1.5。
粘结剂为PVA、HEC、PAAS、HPMC、PEO、CMC、SBR、PVDF、PTFE中的至少一种。
本发明的锌基电池用复合集流体制备时，浆料涂覆的方法可以为刮涂、喷涂中的任意一种。
实施例1
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、粘结剂55份，粘结剂由50份的SBR和5份的CMC组成。铜粉的粒度为400目；锌网为斜拉网，厚度为500μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为800μm，锌网每一面的导电层的厚度均为50μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将50重量份的SBR和5重量份的CMC加入400重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉加入胶液中搅拌60min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，60℃烘干60min，即得。
实施例2
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、二氧化锡粉50份、粘结剂35份，粘结剂由30份的SBR和5份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，二氧化锡的粒度为20μm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为30μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将30重量份的SBR和5重量份的CMC加入300重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉和50重量份的二氧化锡粉依次加入胶液中，然后搅拌80min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，80℃烘干30min，即得。
实施例3
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、二氧化锡粉15份、粘结剂22.5份，粘结剂由20份的SBR和2.5份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，二氧化锡的粒度为20μm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为30μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将20重量份的SBR和2.5重量份的CMC加入250重量份的去离子水中，搅拌50min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉和15重量份的二氧化锡粉依次加入胶液中，然后搅拌90min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干20min，即得。
实施例4
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、二氧化锡粉15份、氧化铟1份、粘结剂11.5份，粘结剂由10份的SBR和1.5份的CMC组成。铜粉的粒度为800目，二氧化锡的粒度为20μm、氧化铟的粒度为70nm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为35μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将10重量份的SBR和1.5重量份的CMC加入200重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉、15重量份的二氧化锡粉、1重量份的氧化铟依次加入胶液中，然后搅拌80min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，120℃烘干10min，即得。
实施例5
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、二氧化锡粉12份、氧化铋1.5份、氧化铟0.5份、粘结剂8份，粘结剂由7份的SBR和1份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，二氧化锡的粒度为20μm，氧化铋的粒度为5μm、氧化铟的粒度为70nm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为35μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将7重量份的SBR和1重量份的CMC加入400重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉、12重量份的二氧化锡粉、1.5重量份的氧化铋、0.5重量份的氧化铟依次加入胶液中，然后搅拌90min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干10h，即得。
实施例6
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、锡粉10份、二氧化锡粉10份、氧化铋1份、氧化铟0.5份、粘结剂11.5份，粘结剂由10份的SBR和1.5份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，锡粉的粒度为45μm，二氧化锡的粒度为20μm，氧化铋的粒度为5μm、氧化铟的粒度为70nm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为50μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将10重量份的SBR和1.5重量份的CMC加入400重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉、10重量份的锡粉、10重量份的二氧化锡粉、1重量份的氧化铋依次加入胶液中，然后搅拌90min，然后加入0.5重量份的氧化铟，搅拌10min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干10h，即得。
实施例7
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、锌粉10份、铅粉3份、二氧化锡粉12份、氧化铋1份、氧化铟0.5份、石墨3份、粘结剂17份，粘结剂由15份的SBR和2份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，锌粉的粒度为200目，铅粉的粒度为3μm，二氧化锡的粒度为20μm，氧化铋的粒度为5μm、氧化铟的粒度为70nm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为50μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将15重量份的SBR和2重量份的CMC加入500重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉、10重量份的锌粉、3重量份的铅粉、12重量份的二氧化锡粉、1重量份的氧化铋依次加入胶液中，然后搅拌90min，然后加入0.5重量份的氧化铟和3重量份的石墨，搅拌10min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干10h，即得。
实施例8
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、铅粉3份、铋粉1.5份、铟粉0.5份、二氧化锡粉12份、氮化钛3份、石墨烯5份、粘结剂17份，粘结剂由15份的SBR和2份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，铅粉的粒度为3μm，铋粉的粒度为50nm，铟粉的粒度为60nm，二氧化锡的粒度为20μm，氮化钛的粒度为1μm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为50μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将15重量份的SBR和2重量份的CMC加入500重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉、3重量份的铅粉、12重量份的二氧化锡粉、1重量份的氧化铋依次加入胶液中，然后搅拌90min，然后加入1.5重量份的铋粉、0.5重量份的铟粉、5重量份的石墨烯、3重量份的氮化钛，搅拌10min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干10h，即得。
实施例9
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、镁粉10份、铅粉3份、锰粉1份、镉粉1份、二氧化锰粉12份、氧化铋1份、氧化铟0.5份、石墨3份、粘结剂17份，粘结剂由15份的SBR和2份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，镁粉的粒度为20nm，铅粉的粒度为3μm，锰粉的粒度为1μm，镉粉的粒度为200目、二氧化锰的粒度为300目，氧化铋的粒度为5μm、氧化铟的粒度为70nm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为50μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将15重量份的SBR和2重量份的CMC加入500重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉、10重量份的镁粉、3重量份的铅粉、1重量份的镉粉、12重量份的二氧化锡粉、1重量份的氧化铋依次加入胶液中，然后搅拌90min，然后加入0.5重量份的氧化铟、1重量份的锰粉、3重量份的石墨，搅拌10min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干10h，即得。
实施例10
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉50份、铅粉3份、铋粉1.5份、铟粉0.5份、二氧化锡粉12份、氮化钛3份、钛酸钙2份、石墨烯5份、粘结剂17份，粘结剂由15份的SBR和2份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，铅粉的粒度为3μm，铋粉的粒度为50nm，铟粉的粒度为60nm，二氧化锡的粒度为20μm，氮化钛的粒度为1μm，钛酸钙粒度为100nm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为50μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将15重量份的SBR和2重量份的CMC加入500重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将50重量份的铜粉、3重量份的铅粉、12重量份的二氧化锡粉、1重量份的氧化铋依次加入胶液中，然后搅拌90min，然后加入1.5重量份的铋粉、0.5重量份的铟粉、5重量份的石墨烯、3重量份的氮化钛、2重量份的钛酸钙，搅拌10min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干10h，取出辊压，即得。
实施例11
本实施例的锌基电池用复合集流体，包括锌基体以及涂覆在锌基体两个侧面的导电层，锌基体为锌网，导电层由如下重量份数的组成：铜粉70份、铅粉3份、铋粉1.5份、铟粉0.5份、二氧化锡粉12份、氮化钛3份、锰酸锂2份、石墨烯5份、粘结剂17份，粘结剂由15份的SBR和2份的CMC组成。铜粉的粒度为400目，铅粉的粒度为3μm，铋粉的粒度为50nm，铟粉的粒度为60nm，二氧化锡的粒度为20μm，氮化钛的粒度为1μm，锰酸锂粒度为10μm；锌网为斜拉网，厚度为350μm，锌网的网孔孔径(网孔为菱形，孔径为菱形的边长)为1000μm，每一面的导电层的厚度均为50μm。
本实施例的锌基电池用复合集流体的制备方法包括如下步骤：
1)将15重量份的SBR和2重量份的CMC加入500重量份的去离子水中，搅拌30min混合均匀，得到胶液，然后将70重量份的铜粉、3重量份的铅粉、12重量份的二氧化锡粉、1重量份的氧化铋依次加入胶液中，然后搅拌90min，然后加入1.5重量份的铋粉、0.5重量份的铟粉、5重量份的石墨烯、3重量份的氮化钛、2重量份的锰酸锂，搅拌10min，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌网的两个表面上，100℃烘干10h，取出辊压，即得。
实施例12
取实施例1-11中的锌基电池用复合集流体作为负极集流体制备锌镍电池。锌镍电池包括正极、负极、隔膜、电解液，其中负极包括负极集流体和涂覆在负极集流体表面的负极活性物质层,负极集流体为上述复合集流体。正极包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层包括质量比为88：6：0.5：5.5的氢氧化镍、导电炭黑、聚四氟乙烯、氧化钴。负极活性物质层包括质量比为48.63:35.58:0.36:2.37:5.93:0.38:0.59:0.24:0.59:0.59:2.037:2.37的氧化锌ZnO、锌Zn、氧化铟In2O3、氧化铋Bi2O3、粘结剂PTFE、增稠剂、导电碳纤维、氟化钾KF、聚丙烯(PP)纤维、分散剂聚丙烯酸钠(海川5040)、甘油、磷酸盐，其中磷酸盐由质量比为10.9：2.3的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠组成，增稠剂由质量比为2：1的羧甲基纤维素钠(CMC)与聚环氧乙烯(PEO)组成。电解液为6mol/L的氢氧化钠水溶液。
按照现有技术中的方式制备出AA圆柱型锌镍电池，分别编号为1-11#电池。
试验例
(1)物性测试
取实施例1-11的锌基电池用复合集流体，观察其表面质量，未辊压的集流体表面平整、均匀，辊压后的集流体表面平整、光洁，有隐约可见的锌网网孔痕迹。
(2)开路电压测试
测试上述1#-11#电池的开路电压，如下表所示：
表1 1#-11#电池的开路电压
由上表可知，本发明制得的锌镍电池开路电压较高，本发明的锌基电池用复合集流体不会降低负极电位。
(3)循环性能
取上述1#-4#锌镍电池，测试其以0.5C充放电时的循环性能，其中1#锌镍电池的首次放电曲线如图1所示，1#-4#锌镍电池的循环性能测试结果如图2所示。
由图2可知，采用本发明的锌基电池用复合集流体的锌镍电池在充放电循环时，前100次循环时容量衰减较慢，而在100-200次循环时容量衰减稍快，之后又趋于稳定。

Claims (11)

1.一种锌基电池用复合集流体，其特征在于，包括锌基体以及附着在锌基体上的导电层，所述锌基体为锌或锌合金或镀锌金属；所述导电层包括金属粉和粘结剂，所述金属粉为铜粉、锡粉、镁粉、钙粉、锌粉、钛粉、锰粉、铟粉、铅粉、镉粉、钯粉、铋粉、钨粉、钒粉中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的锌基电池用复合集流体，其特征在于，所述金属粉与粘结剂的质量比为50-95:5-35。
3.根据权利要求1所述的锌基电池用复合集流体，其特征在于，所述导电层还包括导电剂，所述导电剂为石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、碳纤维球中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的锌基电池用复合集流体，其特征在于，所述导电层还包括氧化物，所述氧化物为二氧化锡、氧化锌、二氧化锰、氧化铋、氧化铟中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的锌基电池用复合集流体，其特征在于，所述导电层还包括氮化物，所述氮化物为氮化钙、氮化钛、氮化镁、氮化锶中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的锌基电池用复合集流体，其特征在于，所述导电层还包括增强剂，所述增强剂为钛酸钙、锰酸锂中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的锌基电池用复合集流体，其特征在于，所述金属粉的粒度为200-2000目。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的锌基电池用复合集流体，其特征在于，锌基体的厚度与导电层的厚度之比为300-500:30-80。
9.一种如权利要求1所述的锌基电池用复合集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将金属粉、粘结剂、溶剂混合均匀，得到导电浆料；
2)将导电浆料涂覆在锌基体表面，烘干，即得。
10.一种锌基电池用负极片，包括负极集流体以及涂覆在负极集流体上的负极材料层，其特征在于，所述负极集流体为如权利要求1所述的锌基电池用复合集流体。
11.一种锌基电池，包括正极片和负极片，其特征在于，所述负极片为如权利要求10所述的锌基电池用负极片。
CN201910907323.1A 2019-09-24 2019-09-24 一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池 Pending CN110600746A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910907323.1A CN110600746A (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910907323.1A CN110600746A (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110600746A true CN110600746A (zh) 2019-12-20

Family

ID=68862905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910907323.1A Pending CN110600746A (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110600746A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114864950A (zh) * 2022-05-24 2022-08-05 山东合泰新能源有限公司 一种电极集流体及其制备方法和锌镍电池
CN114976028A (zh) * 2022-01-10 2022-08-30 河南超力新能源有限公司 锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池
WO2024086989A1 (zh) * 2022-10-24 2024-05-02 宁德新能源科技有限公司 复合集流体、正极极片、电化学装置以及用电设备

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114976028A (zh) * 2022-01-10 2022-08-30 河南超力新能源有限公司 锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池
WO2023131100A1 (zh) * 2022-01-10 2023-07-13 河南超力新能源有限公司 锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池
CN114976028B (zh) * 2022-01-10 2024-05-24 河南超力新能源有限公司 锌二次电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌二次电池
CN114864950A (zh) * 2022-05-24 2022-08-05 山东合泰新能源有限公司 一种电极集流体及其制备方法和锌镍电池
WO2024086989A1 (zh) * 2022-10-24 2024-05-02 宁德新能源科技有限公司 复合集流体、正极极片、电化学装置以及用电设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6006789B2 (ja) 電池
CN103107373B (zh) 电池
EP3016199A1 (en) Electrolytic solution and battery
CN110600746A (zh) 一种锌基电池用复合集流体及其制备方法、负极片、锌基电池
WO2021208299A1 (zh) 一种水系钠基混合离子二次电池
CN103000390B (zh) 一种负极集流体制备方法及使用该集流体的超级电容器
CN102903973A (zh) 电池
CN109301185B (zh) 一种导电率高的三元正极材料及其制备方法
CN110767906A (zh) 一类基于吩嗪负极材料的可充水系离子电池及其制备方法
CN102903924A (zh) 电池
CN114373982B (zh) 一种基于液态醚类有机电解液的少负极二次钠电池及其制备方法
CN103094627A (zh) 电池
CN109301186B (zh) 一种包覆型多孔结构的三元正极材料及其制备方法
CN103094583A (zh) 电池及电池集流体的处理方法
CN112234195A (zh) 一种可充放电水系锌离子全电池
CN111048846A (zh) 一种镍锌电池
CN112331933A (zh) 一种长循环寿命水系锌二次电池负极及其制备与应用
CN103035925A (zh) 一种锂离子动力电池、锂离子动力电池集流体及负极极片
CN108390110B (zh) 一种铅-锰二次电池
CN112928343B (zh) 一种适用于大规模储能应用的水系铜离子电池
CN113314770B (zh) 一种碱性二次电池及其制备方法
CN108428866B (zh) 一种原位还原包覆金属提高电极容量的方法
CN112993216A (zh) 一种高性能镍锌电池负极极片结构和制作方法
CN211556038U (zh) 锌基电池用复合集流体、负极片、锌基电池
CN108963225B (zh) 一种Ni3S2/MnO复合材料及其制备方法与在水系碱性电池中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination