负极及锌二次电池的制作方法

本发明涉及负极及锌二次电池。

背景技术：

1、对于镍锌二次电池、空气锌二次电池等锌二次电池，已知：充电时，金属锌从负极呈枝晶状析出，贯穿无纺布等隔板的空隙而到达正极，结果引起短路。上述由锌枝晶所引起的短路反复发生而导致充放电寿命缩短。

2、为了应对上述问题，提出了具备层状双氢氧化物(ldh)隔板的电池，其使氢氧化物离子选择性地透过，并且，阻止锌枝晶的贯穿。例如，专利文献1(国际公开第2013/118561号)中公开了在镍锌二次电池中将ldh隔板设置于正极与负极之间。另外，专利文献2(国际公开第2016/076047号)中公开了具备嵌合或接合于树脂制外框的ldh隔板的隔板结构体，并公开了ldh隔板具备具有不透气性和/或不透水性的程度的高致密性。另外，该文献中还公开了ldh隔板能够与多孔质基材复合化。此外，专利文献3(国际公开第2016/067884号)中公开了用于在多孔质基材的表面形成ldh致密膜而得到复合材料的各种方法。该方法包括如下工序，即，使能够提供ldh的结晶生长起点的起点物质均匀地附着于多孔质基材，在原料水溶液中对多孔质基材施加水热处理，使ldh致密膜形成在多孔质基材的表面。

3、不过，作为导致锌二次电池短寿命化的另一主要原因，可以举出作为负极活性物质的锌的形态变化。即，存在如下问题：随着反复充放电而使得锌反复进行溶解及析出，负极发生形态变化，出现因气孔堵塞而导致高电阻化、因孤立锌的蓄积而导致充电活性物质减少等，结果，充放电变得困难。为了应对该问题，专利文献4(国际公开第2020/049902号)中提出了：将zno粒子和选自(i)规定粒径的金属zn粒子、(ii)规定的金属元素以及(iii)具有羟基的粘合剂树脂中的至少2种进行组合而用于负极。根据该负极，在锌二次电池中，能够抑制伴随于反复充放电的负极劣化而提高耐久性，从而使循环寿命变长。

4、另外，专利文献5(日本特许第6190101号公报)中公开一种负极混合材料，其包含金属zn、zno等负极活性物质、含芳香族基团的聚合物、含醚基的聚合物、含羟基的聚合物等聚合物、以及b、ba、bi、br、ca、cd、ce、cl、f、ga、hg、in、la、mn等元素的化合物、即导电助剂，并记载了：在抑制了电极活性物质的形变、枝晶这样的电极活性物质的形态变化、溶解、腐蚀、钝态形成的基础上，适合于形成表现出高循环特性、倍率特性、库仑效率等电池性能的蓄电池。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开第2013/118561号

8、专利文献2：国际公开第2016/076047号

9、专利文献3：国际公开第2016/067884号

10、专利文献4：国际公开第2020/049902号

11、专利文献5：日本特许第6190101号公报

技术实现思路

1、如专利文献4及5所公开那样，针对伴随于锌负极的形态变化的循环特性降低，提出了各种尝试，不过，要求循环特性的进一步改善。

2、本发明的发明人最近得到如下见解，即，通过将包含zn粒子、zno粒子以及规定量的非离子性吸水聚合物的混合材料用于负极，能够在锌二次电池中抑制伴随于反复充放电的负极劣化而提高耐久性，从而使循环寿命变长。

3、因此，本发明的目的在于，提供能够抑制伴随于反复充放电的负极劣化而提高耐久性、从而使循环寿命变长的负极。

4、根据本发明的一个方案，提供一种负极，其用于锌二次电池，

5、所述负极包括负极活性物质及非离子性吸水聚合物，该负极活性物质包含zno粒子及zn粒子，将所述zno粒子的含量设为100重量份时，按固态成分计包含0.01～6.0重量份的所述非离子性吸水聚合物。

6、根据本发明的另一方案，提供一种锌二次电池，包括：

7、正极；

8、所述负极；

9、隔板，该隔板以能够进行氢氧化物离子传导的方式将所述正极和所述负极隔离开；以及

10、电解液。

技术特征：

1.一种负极，其用于锌二次电池，

2.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的负极，其特征在于，

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的负极，其特征在于，

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的负极，其特征在于，

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的负极，其特征在于，

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的负极，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的负极，其特征在于，

9.根据权利要求1～8中的任一项所述的负极，其特征在于，

10.根据权利要求1～9中的任一项所述的负极，其特征在于，

11.一种锌二次电池，包括：

12.根据权利要求11所述的锌二次电池，其特征在于，

13.根据权利要求11或12所述的锌二次电池，其特征在于，

14.根据权利要求11～13中的任一项所述的锌二次电池，其特征在于，

15.根据权利要求11～13中的任一项所述的锌二次电池，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种负极，其能够抑制伴随于反复充放电的负极劣化而提高耐久性，从而使循环寿命变长。该负极用于锌二次电池，包括负极活性物质及非离子性吸水聚合物，该负极活性物质包含ZnO粒子及Zn粒子，将所述ZnO粒子的含量设为100重量份时，按固态成分计包含0.01～6.0重量份的非离子性吸水聚合物。

技术研发人员：松林央,清水壮太,浅野惠里,平山英一
受保护的技术使用者：日本碍子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13