一种锌离子电池

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体为一种锌离子电池。


背景技术：

2.相比锂离子电池，锌离子电池具有较低的成本，锌在自然界的分布很广泛，地壳的锌含量为1.5
×
10-3
％。许多矿物中都含有锌，闪锌矿zns和复合硫化矿是分布最广的含锌矿物，更高的安全性能，锌离子电池成为科学家研究的热点，特别是基于多元复合氧化物的锌离子电池正极越来越受到关注。
3.现有的锌离子电池结构存在以下问题：一、高负载量多元复合材料团聚，降低了电极的电化学性能，破坏了电荷的存储能力。二、由于多元复合材料与电解质溶液的接触面较小，增大了接触内阻，降低器件电化学性能，严重的使得锌离子电池失效。基于此，本实用新型设计了一种锌离子电池，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种锌离子电池，解决现有高负载量复合材料的锌离子电池在进行充放电时，活性物质容易团聚，导致电化学性能下降的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种锌离子电池，包括外壳、活性物质工作电极、固态电解质、对电极和koh/zn(ac)2电解液；
6.其中，活性物质工作电极和对电极包裹于外壳内的两侧；所述活性物质工作电极内由涂布有co2(oh)2co3活性物质材料的多孔导电网络构成，所述多孔导电网络为具有多孔有序通透阵列结构的镀镍硅微通道板，所述对电极为锌箔和泡沫镍材料，所述锌箔为锌离子电池提供锌源，所述泡沫镍起到支撑作用，所述固态电解质上的隔膜用于分隔锌离子电池的活性物质工作电极的活性物质层和对电极的活性物质层。
7.优选的，外壳包括设在上部的工作电极电池壳以及设在下部的对电极电池壳，所述工作电极电池壳和对电极电池壳上下密封组装。
8.优选的，所述镀镍硅微通道板的孔径的尺寸长
×
宽
×
深为5μm
×
5μm
×
250μm。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用碱式金属碳酸盐化合物m2(co3)(oh)2(m＝ni、fe、cu、co、zn等)因其理论容量高、成分可变等特点，化合物co2(co3)(oh)2的晶体结构是co
32-离子插入到co(oh)6八面体层之间的形式，独特的层状结构使得离子可以在其内部区域的快速扩散，具有良好的电化学性能。使得co+2/+3相变平台电压提高到2v左右，具有较高的可逆容量，能够容纳进行脱嵌的锌离子，是锌离子电池理想的正极材料。
10.本实用新型采用并联结构，利用co+2/+3相变，实现锌离子在工作电极和锌箔之间的嵌入和脱出，进行电池充放电。采用三维架构的co2(co3)(oh)2复合材料作为锌离子电池的正极，其具有的三维离子通道结构，可提高体系的离子扩散速率，既可以有效的提高电极与koh/zn(ac)2电解液的有效接触比表面积，又可以抑制材料团聚，提高了负极的机械强
度，力学性能，又可提高电荷的存储能力。从而改善锌离子电池的倍率性能和循环稳定性。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
12.图1是本实用新型锌离子电池的结构示意图。
具体实施方式
13.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
14.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：
15.一种锌离子电池，包括外壳、活性物质工作电极2、固态电解质3、对电极和koh/zn(ac)2电解液；
16.其中，活性物质工作电极2和对电极包裹于外壳内的两侧；具体的，外壳包括设在上部的工作电极电池壳7以及设在下部的对电极电池壳6，工作电极电池壳7和电极电池壳6上下密封组装。
17.活性物质工作电极2内由涂布有co2(oh)2co3活性物质材料的多孔导电网络1构成，多孔导电网络1为具有多孔有序通透阵列结构的镀镍硅微通道板，镀镍硅微通道板的孔径的尺寸长
×
宽
×
深为5μm
×
5μm
×
250μm。
18.对电极为锌箔4和泡沫镍5材料，锌箔4为锌离子电池提供锌源，泡沫镍5起到支撑作用，使得整个结构紧凑，完整。固态电解质3上的隔膜用于分隔锌离子电池的工作电极2的活性物质层和对电极的活性物质层。
19.本实用新型的锌离子电池，用于抑制高负载量多元复合材料团聚，增强电极的电化学性能，又提高电荷的存储能力。同时，宏孔导电网络作为集流体其三维有序多孔结构能够提供更多的电极活性物质和电解液接触面，增加锌离子和电子传输通道，解决了过高活性物质负载容易脱落的问题，提高了导电性。本实用新型即抑制了高负载量多元复合材料团聚，又增强了电极的电化学性能，提高了电荷的存储能力。
20.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
21.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地
解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。


技术特征：
1.一种锌离子电池，其特征在于：包括外壳、活性物质工作电极(2)、固态电解质(3)、对电极和koh/zn(ac)2电解液；其中，活性物质工作电极(2)和对电极包裹于外壳内的两侧；所述活性物质工作电极(2)内由涂布有co2(oh)2co3活性物质材料的多孔导电网络(1)构成，所述多孔导电网络(1)为具有多孔有序通透阵列结构的镀镍硅微通道板，所述对电极为锌箔(4)和泡沫镍(5)材料，所述锌箔(4)为锌离子电池提供锌源，所述泡沫镍(5)起到支撑作用，所述固态电解质(3)上的隔膜用于分隔锌离子电池的工作电极(2)的活性物质层和对电极的活性物质层。2.根据权利要求1所述的一种锌离子电池，其特征在于：外壳包括设在上部的工作电极电池壳(7)以及设在下部的对电极电池壳(6)，所述工作电极电池壳(7)和电极电池壳(6)上下密封组装。3.根据权利要求1所述的一种锌离子电池，其特征在于：所述镀镍硅微通道板的孔径的尺寸长
×
宽
×
深为5μm
×
5μm
×
250μm。

技术总结
本实用新型属于电池技术领域，公开了一种锌离子电池，包括外壳、活性物质工作电极、固态电解质、对电极和KOH/Zn(Ac)2电解液。其中，工作电极和对电极包裹于外壳内两侧；工作电极由涂布有所述Co2(OH)2CO3正极活性物质材料的多孔导电网络构成，其中的多孔导电网络为具有多孔有序通透阵列结构的镀镍硅微通道板；对电极为锌箔和泡沫镍材料，锌箔为锌离子电池提供锌源，泡沫镍起到支撑之作用。工作电极和对电极之间为KOH/Zn(Ac)2电解液；固态电解质隔膜用于分隔锌离子电池的工作电极的活性物质层和对电极的活性物质层。解决现有高负载量复合材料的锌离子电池在进行充放电时，活性物质容易团聚，导致电化学性能下降的问题。导致电化学性能下降的问题。导致电化学性能下降的问题。


技术研发人员：陈欣如 任鹏 崔梦茜 刘增瑶 周鑫 叶蓉蓉 吴大军 张强胜
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/12/16