CN114267827A - 一种锌电极及其制备方法、二次电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种锌电极及其制备方法、二次电池，其中锌电极包括集流体和形成于集流体上的负极材料，负极材料包括锌源物质、添加剂和粘合剂；其中，锌源物质包括以氧化态或还原态存在而且可在氧化态和还原态之间转化的锌源；添加剂包括第一金属组分和第二金属组分；第一金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位正的金属元素中的一种或多种；第二金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位负的金属元素中的一种或多种。本申请通过多种金属元素协同作用及相应的锌电极制作方法，改善了锌电极的沉积和变形问题，从而改善了锌电极的能量密度和循环寿命。

Description

一种锌电极及其制备方法、二次电池

技术领域

本申请涉及锌基电池领域，具体而言，涉及一种锌电极及其制备方法、二次电池。

背景技术

碱性二次电池，尤其是镍锌电极，作为一种古老而又新颖的电池，因其高电压、高理论能量密度、低理论成本、环境友好等优点，百年来一直吸引着众多研究者孜孜不倦的探索及改进，但是，锌电极存在锌枝晶、钝化、电极变形、锌利用率低及衰减快等问题，相比同是使用镍电极作为正极的镍镉电池和镍氢电池，始终综合性能欠缺，发展缓慢，难以有效产业化。

近二十年来，针对锌电极的改进研究及成果，多集中在两方面，一方面是降低电解液中锌的溶解度但往往同时增加了锌电极过程的阻抗，另一方面是使用微孔膜抑制锌枝晶，这两方面结合起来从一定程度上缓解或抑制了锌枝晶和电极变形问题，使得镍锌电极勉强可以批量生产，从一定程度上提高了电压和循环寿命，但是其循环寿命往往在三四十圈到两三百圈不等，可控程度低且一致性差。然而，在实际产业化过程中，一般主要采取锌电极远远过量的策略，以缓解锌电极钝化及衰减快的问题，但是往往会加剧锌利用率低的弊端，严重偏离高理论能量密度和低理论成本的设计初衷。同时，通过添加铅、镉、汞等重金属元素可以改善锌电极性能的方式，但是铅、镉、汞等重金属元素会对环境造成污染，需要对电池进行回收，加大了废旧电池处理的难度。

因此，目前如何减缓锌电极的钝化、衰减的问题并提高锌电极的能量密度和循环寿命，依然是在锌电极产业化应用方面亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种锌电极及其制备方法，能够改善锌电极钝化、衰减、利用率低的问题。

本申请的另一个目的在于提供一种二次电池，该二次电池相较于其他二次电池，具备更高的能量密度以及更低的成本，稳定性更好。

本申请是采用以下技术方案实现的：

在第一方面，本申请提供了一种锌电极，包括集流体和形成于集流体上的负极材料，负极材料包括锌源物质、添加剂和粘合剂；

其中，锌源物质包括以氧化态或还原态存在而且可在氧化态和还原态之间转化的锌源；

添加剂包括第一金属组分和第二金属组分；第一金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位正的金属元素中的一种或多种；第二金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位负的金属元素中的一种或多种。

进一步地，在本申请较佳实施例中，锌源物质是锌单质、锌盐、氧化锌和氢氧化锌中的一种或多种。

进一步地，在本申请较佳实施例中，在负极材料中，锌源物质占负极材料质量的47-96wt.％，优选为70-90wt.％；和/或，添加剂占负极材料质量的2-43wt.％，优选为5-20wt.％。

进一步地，在本申请较佳实施例中，第一金属组分包括铋、铟、锡、钴或钨元素，第二金属组分包括铬、锰、铝、镁、钛或稀土元素。

进一步地，在本申请较佳实施例中，添加剂包括1～10wt％铋、0～10wt％锰、0～5wt％镁、0～5wt％铝、0～5wt％铬、0～5wt％锡、0～2wt％钛、0～2wt％钴、0～2wt％钨、0.01～2wt％铟和0～5wt％稀土；

其中，铋、铟、锰、镁、铝、铬、锡、钛、钴、钨、稀土为其相应元素的含量。

进一步地，在本申请较佳实施例中，集流体为泡沫铜集流体、纯铜网集流体、铜合金网集流体、钢网集流体、纯铜带集流体、铜合金带集流体或钢带集流体，且优选集流体表面有保护型镀层如镀铋、镀锡、镀铟、镀锌、镀铬、镀钛。

在第二方面，本申请还提供了一种上述锌电极的制备方法，包括：

S1将锌源物质、添加剂、粘合剂和溶剂混合，得到负极材料软浆；

S2将负极材料软浆填充或涂敷在集流体上，形成电极毛坯，选择性地对电极毛坯进行压延和裁剪，得到锌电极。

在第三方面，本申请还提供了一种二次电池，包括极组和电解液，极组和电解液密封在电池壳体中，极组包括正极、负极和隔膜，其中，电池的负极为上述锌电极或者按照上述方法制备得到的锌电极。

进一步地，在本申请较佳实施例中，电解液包括碱性电解液，碱性电解液选自浓度为10-50％的碱金属和/或碱土金属氢氧化物的水溶液。

进一步地，在本申请较佳实施例中，二次电池包括锌-镍电池、锌-锰电池、锌-银电池、锌-空气或锌-Na₃Fe(CN)₆电池中的一种。

与现有技术相比，本申请的较佳实施例提供的一种锌电极及其制备方法、二次电池的有益效果包括：

本申请通过同时添加第一金属组分和第二金属组分，形成多种金属元素混合协同作用，改善了锌电极的沉积和变形问题，从而改善了锌电极的能量密度和循环寿命，同时缓解了锌枝晶造成的微短路或者短路问题，实现具有高能量密度、低成本、环境友好的锌电极及电池，并以足够高的循环寿命性能和可靠性使其具备实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。

图1为现有技术中一种典型的锌电极循环测试后的形貌图；

图2为本申请技术中一种锌电极循环测试后的形貌图；

图3为本申请技术中另一种锌电极循环测试后的形貌图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在本申请中，“锌的放电产物”具体是指锌电极放电反应得到的产物，包括二价锌的化合物。

在本申请中，“锌枝晶”是指在碱性溶液中沉积锌即充电时，电极表面的Zn(OH)₄ ^2-离子非常贫乏，造成Zn(OH)₄ ^2-浓差极化变大，Zn(OH)₄ ^2-更容易扩散到电极的突出部位，形成枝晶状沉积。

传统的在负极活性物质使用了锌的二次电池中，当电解液为水系电解液时，在充放电重复的过程中，锌电极会存在锌枝晶成长、钝化及形状变化等情况，这些变化会引起内部短路的发生及放电容量的降低等电池性能的劣化。

上述锌(Zn)通过下述反应式(1)所示的放电反应，在强碱电解液中会生成可溶性的锌的放电产物，即四羟基合锌络离子(Zn(OH)₄ ^2-)。

放电反应：Zn+4OH^-→Zn(OH)₄ ^2- 反应式(1)

为了抑制这种Zn成分向电解液的溶解，在使用锌负极的电池中，通常，作为电解液使用使氧化锌(ZnO)饱和溶解的强碱水溶液。但是，即使使ZnO饱和溶解，因为锌的放电产物过饱和溶解，相对于饱和溶解度溶解到数倍的浓度，故而由于放电产生的放电产物也能够容易地在电解液中扩散移动。

在负极的充电或放电的过程中，在锌的放电产物浓度局部地超过过饱和溶解度的情况、或者因电解液的OH^-浓度局部地变低而相对于锌的放电产物的过饱和溶解度降低的情况下，锌的放电产物通过下述反应式(2)所示的化学反应而成为固体的氧化锌而析出。

Zn(OH)₄ ^2-→ZnO+H₂O+2OH^- 反应式(2)

即，认为通过重复充放电，在负极内的同样的部位反复进行上述那样的氧化锌的析出和堆积。因此，锌极发生形状变化。

另外，锌负极的充电反应通过将锌的放电产物(ZnO或Zn(OH)₄ ^2-)电化学还原而生成金属锌，金属锌易发生结晶，从而容易在电极的外部表面或者某些点上形成锌枝晶。

充电反应1：ZnO+H₂O+2e^-→Zn+2OH^- 反应式(3)

充电反应2：Zn(OH)₄ ^2-+2e^-→Zn+4OH^- 反应式(4)

因此，针对上述锌电极存在的金属锌随意沉积、电极易变形的问题，本申请提供了一种锌电极，包括集流体和形成于集流体上的负极材料，负极材料包括锌源物质、添加剂和粘合剂；其中，锌源物质包括以氧化态或还原态存在而且可在氧化态和还原态之间转化的锌源；添加剂包括第一金属组分和第二金属组分；第一金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位正的金属元素中的一种或多种；第二金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位负的金属元素中的一种或多种。

其中，第一金属组分采用本领域已知的二次电池中常用的金属添加剂组分，例如但不限于Bi、In、Sn、Co、W等，同时添加第二金属组分例如但不限于Cr、Mn、Al、Mg、Ti、稀土，这些金属元素的加入可以显著地影响锌的沉积行为，改善电极的变形和锌枝晶。

在本申请中，在负极材料中添加还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位正的金属元素，这些元素在阴极沉积过程中会优先沉积于集流体表面，为随后沉积的锌提供良好基础条件。发明人在研究中发现，当在负极材料中添加还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位负的金属元素，这些元素形成的氢氧化物或络合物，在锌还原时仍然难以被还原，从而进一步限制锌的沉积行为。当在负极材料中同时添加第一金属组分和第二金属组分时，二者可以协同影响锌的沉积行为，共同改善锌沉积的形貌和电极变形。

作为一个示例，添加剂可以包括铋、铟、锰、镁、铝、铬、锡、稀土、钛、钴、钨元素及其化合物中的一种或多种，按质量份计，添加剂的配比如表1所示：

表1

其中，锌、铋、铟、锰、镁、铬、锡、稀土、钛、钴、钨为其相应元素的含量。

在本申请中，上述各金属组分中，如果金属组分是微溶或者难溶化合物，则其微粒激光粒度D50在20-800nm范围，更优选20-200nm，从而便于调制软浆，并确保其分散均匀性。

进一步地，在本申请中个，优选杂质的含量在一下范围内：钙≤500ppm，铁≤300ppm，镍≤100ppm，铅≤20ppm，镉≤10ppm，汞≤1ppm，六价铬≤50ppm，溴离子≤500ppm，氯离子≤100ppm，硫离子≤100ppm，硝酸根离子≤100ppm。由此，可以避免上述杂质对于铁镍加剧析氢，钙硫促进锌失活，其余重金属有害，阴离子加剧电极腐蚀等的影响。

在本申请中，锌源物质是可以在氧化态和还原态(含有充电状态锌单质)之间反复循环的任何电化学活性的含锌物质，但一般以锌元素含量高的锌化合物如氧化锌为主。

进一步地，作为一个示例，在负极材料中，锌源物质占负极材料质量的47-96wt.％。

在一些具体的实施方式中，锌源物质占负极材料质量可以是48wt.％、49wt.％、50wt.％、55wt.％、60wt.％、65wt.％、70wt.％、75wt.％、80wt.％、85wt.％、90wt.％、93wt.％、95wt.％以及他们之间的任意值，优选为70-90wt.％。

进一步地，作为一个示例，在负极材料中，添加剂占负极材料质量的2-43wt.％。

在一些具体的实施方式中，添加剂占负极材料质量可以是5wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％、25wt.％、30wt.％、35wt.％、40wt.％、41wt.％、42wt.％以及他们之间的任意值，优选为5-10wt.％。

在本申请中，集流体可以采用本领域已知的所有可用的锌电极的集流体，本申请没有特别的限制，例如可以是泡沫铜集流体、纯铜网集流体、铜合金网集流体、钢网集流体、纯铜带集流体、铜合金带集流体或钢带集流体。

优选集流体表面有保护型镀层如镀铋、镀锡、镀铟、镀锌、镀铬、镀钛。

在本申请中，粘合剂可以采用本领域已知的所有可用的锌电极粘合剂，本申请对其也没有特别的限制，可以采用憎水性粘合剂或者亲水性粘合剂，例如但不限于，聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚乙烯醇等，也可以是它们之间的混合物。

进一步地，本申请还提供了一种上述锌电极的制备方法，包括：

S1将锌源物质、添加剂、粘合剂和溶剂混合，得到负极材料软浆；

S2将负极材料软浆填充或涂敷在集流体上，形成电极毛坯，选择性地对电极毛坯进行压延和裁剪，得到锌电极。

其中，将负极材料涂覆和/或填充在集流体上的方法、压延的方法和条件是本领域技术人员所公知的。

进一步地，本申请还提供了一种二次电池，包括极组和电解液，极组和电解液密封在电池壳体中，极组包括电池的正极、负极和隔膜，其中，电池的负极为上述锌电极或者按照上述方法制备得到的锌电极。

由于本申请只涉及对电池锌负极的改进，因此，对电池的其他部分的组成和结构没有特殊的限定。

正极电极可以是本领域常规的方法制备得到的电极，作为一个示例，上述正极电极可以通过以下方法制备得到：以覆钴型球形氢氧化亚镍搭配必要的氧化镱、增稠剂、PTFE和水，配制混合活性物质软浆，混合均匀后填充于导电集流体泡沫镍内，烘干并辊压结实，制作镍电极。

隔膜设置于正极和负极之间，具有电绝缘性和液体保持性能，并能阻挡锌枝晶的穿透，并使极组和电解液一起容纳在电池壳中。隔膜可以是各种可以阻挡锌枝晶穿透的微孔膜与各种贮液膜组合而成的复合隔膜，其中微孔膜可以是，例如但不限于，聚丙烯微孔膜、尼龙微孔膜、聚四氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜等，只要能阻碍锌枝晶穿透的微孔膜即可；贮液膜可以是，例如但不限于，聚丙烯/聚乙烯磺化无纺布、聚丙烯/聚乙烯氟化无纺布、聚丙烯辐射接枝熔喷布、改性聚丙烯毡、维尼纶毡或尼龙毡等。

在本申请中，电极和设置于正极和负极之间的隔膜被卷绕成柱状或者层叠，放置于电池壳体中，注入电解液，然后密封即可得到二次电池。

其中，电解液包括碱性电解液，碱性电解液选自浓度为10-50％的碱金属和/或碱土金属氢氧化物的水溶液。电池壳体可以是使用与各种型号电池的各种壳体，本领域技术人员可以根据极组的具体形状确定合适的电池壳体。

本申请的锌负极可以用于各种二次电池，作为一个示例，二次电池可以是锌-镍电池、锌-锰电池、锌-银电池、锌-空气或锌-Na₃Fe(CN)₆电池中的一种。以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

如无特殊说明，本申请中所涉及的操作和处理方法属于本领域常规方法。

如无特殊说明，本申请中所采用的仪器为本领域常规仪器。

实施例1

本实施例说明本申请提供的二次电池及其锌负极和它们的制备方法。

按照下列步骤制备锌电极：

将86.8g氧化锌、3.2g氧化铋、1.5g二氧化钛、2.0g金属钨粉、1.0g氧化铬、0.5g氧化铟、0.2g增稠剂和5.0gPTFE加入到30g水中，混合搅拌，得到混合均匀的负极材料软浆；再将上述负极材料软浆填充在泡沫铜导电集流体中，烘干并辊压结实，得到含有大约3g的负极料的锌电极；

按照下列步骤制备镍正极：

将99.0g覆钴型球形氢氧化亚镍搭配1.0g氧化镱、0.20g增稠剂和0.50g PTFE加入到水中，配制得到混合均匀的正极材料软浆；再将上述正极材料软浆填充在泡沫镍导电集流体中，烘干并辊压结实，得到含有大约7g的正极料的镍电极；

电池的装配：

将上述锌电极、一层PP微孔膜和一层PP磺化纤维膜叠加、上述镍电极依次层叠卷绕成涡卷状的极组，将极组放入一端开口的14500型号卷绕式圆柱电池壳内，注入30％氢氧化钾水溶液作为电解液，密封后得到14500型号卷绕式圆柱锌镍电池。

实施例2

按照实施例1的方法制备锌电极，区别在于负极材料软浆包括86.4g氧化锌、3.2g氧化铋、2.5g锌酸镁、1.6g金属锡粉、0.8g钴酸锌、0.5g氧化铟、0.20g增稠剂和5.0gPTFE加入到30g水中，混合搅拌，得到混合均匀的负极材料软浆；再将上述负极材料软浆填充在泡沫铜导电集流体中，烘干并辊压结实，得到含有大约6g的负极料的锌电极。

实施例3

按照实施例1的方法制备锌电极，区别在于负极材料软浆包括84.2g氧化锌、6.0g铝酸铋、1.0g二氧化钛、1.5g钨酸钠、1.8g硫酸铬钾、0.5g氧化铟、0.20g增稠剂和5.0gPTFE加入到30g水中，混合搅拌，得到混合均匀的负极材料软浆；再将上述负极材料软浆填充在泡沫铜导电集流体中，烘干并辊压结实，得到含有大约4.5g的负极料的锌电极。

实施例4

按照实施例1的方法制备锌电极，区别在于负极材料软浆包括83.2g氧化锌、4.0g铝酸铋、2.0g锌酸镁、1.1g锡酸钠、3.5g磷酸锰、1.2g氧化铟、0.20g增稠剂和5.0gPTFE加入到30g水中，混合搅拌，得到混合均匀的负极材料软浆；再将上述负极材料软浆填充在泡沫铜导电集流体中，烘干并辊压结实，得到含有大约5g的负极料的锌电极。

实施例5

按照实施例1的方法制备锌电极，区别在于负极材料软浆包括87.5g氧化锌、3.2g氧化铋、1.0g二氧化钛、0.7g钴酸锌、1.4g金属锰粉、1.2g氧化铟、0.20g增稠剂和5.0gPTFE加入到30g水中，混合搅拌，得到混合均匀的负极材料软浆；再将上述负极材料软浆填充在泡沫铜导电集流体中，烘干并辊压结实，得到含有大约3.5g的负极料的锌电极。

对比例1

按照实施例1的方法制备锌电极，区别在于负极材料软浆包括70g氧化锌、20g金属锌、2.8g氧化铋、2.0g乙炔黑、0.2g氧化铟、0.20g增稠剂和5.0gPTFE加入到30g水中，混合搅拌，得到混合均匀的负极材料软浆；再将上述负极材料软浆填充在泡沫铜导电集流体中，烘干并辊压结实，得到含有大约7g的负极料的锌电极。

性能测试

分别对实施例1-5和对比例1制备的二次电池进行性能测试。

电池活化：

将实施例1-5和对比例1制备的二次电池在常温下搁置，待电解液充分润湿电极后，小电流(0.05C～0.5C)充放电3圈进行活化。

电池性能测试：

将上述活化过的电池以0.3C充电至1.9V，转1.9V充电至电流收敛至0.05C，搁置5min，以0.5C恒流放电至1.0V，搁置5min，再以0.2C恒流放电至1.2V，结果如表2所示。

测试结果按如下方式计算得到：

负极克容量＝放电容量/负极活性物质负载量；

其中，放电容量为电池循环测试中最高一圈的放电容量；

锌的最高利用率＝负极克容量/理论克容量；

其中，理论克容量为按配方计算的克容量；

电池的能量密度＝放电能量/电池的总质量；

其中，放电能量为电池循环测试中最高一圈的放电能量；

锌元素电化当量819mAh/g，按配方中锌元素占比折算即是活物质理论克容量。

在本申请中，“循环寿命”是指当循环至某一圈其放电容量小于循环第一圈的放电容量的80％时，循环测试终止，此时的循环次数即为该电池的循环寿命；

在本申请中，“锌枝晶发生率”是指通过统计每个实施例电池在整个循环测试过程中发生微短路或短路的电池个数占该实施例中总电池个数的比例。

表2

由上表可知，实施例1-5得到的电池相比传统的对比例1配方，在锌利用率、锌电极能量密度、循环寿命、锌枝晶发生率方面均有显著改善，尤其锌电极的能量密度大幅提升，即多种金属元素混合协同及搭配相应电极制作工艺改良锌电极，改变锌电极的沉积和变形，能够改善锌利用率及钝化问题，从而改善锌电极的能量密度和循环寿命，也一定程度上更加缓解了锌枝晶造成的微短路或者短路问题，增加了锌电极及电池的稳定性和可靠性。

锌电极的沉积差异和变形问题，在每一次充放电过程中，不同技术方案间的差异都比较微小，不容易表征，但可以通过循环寿命测试将这些微小的差异不断叠加累积放大至足够显著，以至于宏观上目视就能显著辨别锌电极的优劣，且锌电极的变形程度随循环次数的增长曲线同锌元素利用率或者说电池容量衰减程度随循环次数的增长曲线呈现正相关关系，甚至二者之间趋向于同步增长，也即，当电池循环测试结束后取其锌电极对比变形程度或者说不均匀程度，即可反映出不同锌电极在沉积行为上的优劣。电极变形越严重，表观形貌越不均匀，说明锌离子的沉积行为越不受控，越不利于锌元素的有效利用，一般也对应于越差的能量密度和循环寿命。此法将微观上微小的差异投影到宏观上，简单且直观。

图1为一种典型的现有技术的锌电极循环测试后的形貌图，可以看出现有锌电极循环测试后非常不均匀，大量的含锌化合物和锌单质形成的不同比例的混合物在某些区域过度堆积呈现块状，超出集流体的有效集流范围，不利于锌元素的利用，即能量密度和循环寿命差；图2和图3为本申请锌电极循环后的形貌图，可以看出本申请的锌电极循环后相对均匀，其中图2所示的锌电极，已经没有局部区域的块状堆积，但不同区域锌的化合物和锌单质形成的混合物的比例还不够一致，即不同区域锌元素的利用率还不够一致，而图3所示的锌电极，整个电极呈现非常均匀的状态，既没有局部块状的堆积，也没有混合物比例不同而呈现的色泽不均一(图示的近似矩形的浅色区域对应着正极的极耳覆盖区域，即电池结构上造成的没有对应正极区域而几乎无法利用锌的区域，故而与其它区域有显著差异)，因而此锌电极各个局部区域都具有高而均匀的锌利用率，使之具备高的能量密度和循环寿命。

以上所述仅为本申请的一部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锌电极，其特征在于，所述锌电极包括集流体和形成于集流体上的负极材料，所述负极材料包括锌源物质、添加剂和粘合剂；

其中，所述锌源物质包括以氧化态或还原态存在而且可在氧化态和还原态之间转化的锌源；

所述添加剂包括第一金属组分和第二金属组分；所述第一金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位正的金属元素中的一种或多种，所述第二金属组分包括还原为金属单质时的电化学还原电位比锌元素还原为锌单质时的电位负的金属元素中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的锌电极，其特征在于，所述锌源物质包括锌单质、锌盐、氧化锌和氢氧化锌中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的锌电极，其特征在于，在所述负极材料中，所述锌源物质占所述负极材料质量的47-96wt.％，优选为70-90wt.％；和/或，所述添加剂占所述负极材料质量的2-43wt.％，优选为5-20wt.％。

4.根据权利要求1所述的锌电极，其特征在于，所述第一金属组分包括铋、铟、锡、钴或钨元素，所述第二金属组分包括铬、锰、铝、镁、钛或稀土元素。

5.根据权利要求4所述的锌电极，其特征在于，所述添加剂包括1～10wt％铋、0～10wt％锰、0～5wt％镁、0～5wt％铝、0～5wt％铬、0～5wt％锡、0～2wt％钛、0～2wt％钴、0～2wt％钨、0.01～2wt％铟和0～5wt％稀土；

其中，铋、铟、锰、镁、铝、铬、锡、钛、钴、钨、稀土为其相应元素的含量。

6.根据权利要求1所述的锌电极，其特征在于，所述集流体为泡沫铜集流体、纯铜网集流体、铜合金网集流体、钢网集流体、纯铜带集流体、铜合金带集流体或钢带集流体，且优选集流体表面有保护型镀层如镀铋、镀锡、镀铟、镀锌、镀铬、镀钛。

7.一种权利要求1-6任一项所述的锌电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

S1将锌源物质、添加剂、粘合剂和溶剂混合，得到负极材料软浆；

S2将所述负极材料软浆填充或涂敷在集流体上，形成电极毛坯，选择性地对所述电极毛坯进行压延和裁剪，得到所述锌电极。

8.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括极组和电解液，所述极组和电解液密封在电池壳体中，所述极组包括正极、负极和隔膜，其中，所述电池的负极为权利要求1-6任一项所述的锌电极或者按照权利要求7的方法制备得到的锌电极。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述电解液包括碱性电解液，所述碱性电解液选自浓度为10-50％的碱金属和/或碱土金属氢氧化物的水溶液。

10.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池包括锌-镍电池、锌-锰电池、锌-银电池、锌-空气或锌-Na₃Fe(CN)₆电池中的一种。

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