一种抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法与流程

本发明涉及新能源材料领域,尤其涉及一种抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法。

背景技术：

1、水系锌离子电池（azibs）因锌金属负极具有高安全、低成本、低电极电位（-0.76vvs she）、高体积比容量与质量比容量的优势（5855 mah cm-3和820 mah g-1），在储能、可穿戴电池、宽温区备用电源、低温电池等方面具有广阔的应用前景。但是，电极的相变和溶解以及电极与电解质间的析氢、枝晶等副反应限制了水系锌离子电池实际应用。长久以来，抑制水系电池的析氢反应一直是人们关注的重点。

2、此外，水系锌离子电池偏酸性的电解质对圆柱电池的腐蚀也存在较大的问题。

3、相应的，本领域需要一种新的电解质来解决水系电池的析氢反应和圆柱电池的制作。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

2、一种抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

3、（1）配置复合电解质隔膜胶体:将有机粘结剂溶解于溶剂中制成胶体，将胶体与无机粘结剂混合制得半成品胶，将半成品胶与有机酸混合稀释有机酸的浓度，向稀释后的胶体中加入少量的电解质盐与有机酸反应，待反应完全至胶体呈中性即制得复合电解质隔膜胶体；

4、（2）制备复合电解质隔膜,所述复合电解质隔膜由聚苯硫醚固态隔膜、支撑隔膜以及含有电解质盐的胶液组成，利用转移式涂布机将固态隔膜、支撑隔膜以及胶液进行复合，复合后的电解质隔膜经过烘道烘干后进行分切制得电解质隔膜，并收卷；

5、（3）制备锌锰圆柱电池,所述圆柱电池由电解质隔膜、电解液以及正负极组成，将电解质隔膜位于正负极之间，将正极和负极隔绝，通过卷绕机制备得到圆柱电池电芯，放入18650电池壳内，经过焊接、注液、封口等操作后得到水系锌锰二次圆柱电池。

6、进一步地，所述复合电解质隔膜的制备过程中，所述复合电解质隔膜胶液为有机酸、有机粘结剂、无机粘结剂、电解质盐以及溶剂的混合物。

7、进一步地，所述复合电解质隔膜的制备过程中，所述胶体中的有机酸为磺酸、甲磺酸、甲磺酸锌等有机酸中的一种；所述胶体中的有机粘结剂为聚乙烯醇(pva)、聚丙烯酸酯（paa）、聚四氟乙烯（ptfe）等聚合物粘结剂中的一种和多种混合物；所述胶体中的无机粘结剂为钠基膨润土、磷酸二氢锌、锂基蒙脱石粉等无机粉料中的的一种和多种混合物；所述胶体中的电解质盐为氧化锌、氯化锌等无机化合物中的一种或多种混合物；所述胶体中的溶剂为水、氮甲基吡咯烷酮(nmp)、丙二醇等溶剂中的一种或多种混合物。

8、进一步地，所述电解质隔膜的制备过程中，所述聚苯硫醚固态隔膜的厚度为5-60µm，所述支撑隔膜为聚丙烯隔膜(pp)，其厚度为3-30 µm。

9、进一步地，所述电解质隔膜的制备过程中，烘干为30℃~100℃；

10、进一步地，所述电解质隔膜的制备过程中，所述复合电解质隔膜的厚度为280µm~400µm。

11、进一步地，所述圆柱电池制作过程中，所述电解液为硫酸钠溶液、无水硫酸锌溶液、氯化钠溶液等无机盐溶液。

12、进一步地，所述圆柱电池制作过程中，所述正极材料为mno2、v2o5，所述负极材料为干法zn粉负极、锌箔。

13、更进一步地，所述圆柱电池的制备过程中，正负极采用同端极耳的方式进行焊接。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

15、1、调节水系锌锰电池电解质的ph至中性，抑制电极、极耳的腐蚀；

16、2、减少水系锌锰电池的产气；

17、3、使用较为廉价的电解液降低了锌锰电池的制造成本。

技术特征：

1.一种抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述复合电解质隔膜的制备过程中，所述复合电解质隔膜胶液为有机酸、有机粘结剂、无机粘结剂、电解质盐以及溶剂的混合物。

3.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述复合电解质隔膜的制备过程中，所述胶体中的有机酸为磺酸、甲磺酸、甲磺酸锌等有机酸中的一种；所述胶体中的有机粘结剂为聚乙烯醇(pva)、聚丙烯酸酯（paa）、聚四氟乙烯（ptfe）等聚合物粘结剂中的一种和多种混合物；所述胶体中的无机粘结剂为钠基膨润土、磷酸二氢锌、锂基蒙脱石粉等无机粉料中的的一种和多种混合物；所述胶体中的电解质盐为氧化锌、氯化锌等无机化合物中的一种或多种混合物；所述胶体中的溶剂为水、氮甲基吡咯烷酮(nmp)、丙二醇等溶剂中的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述电解质隔膜的制备过程中，所述聚苯硫醚固态隔膜的厚度为5-60µm，所述支撑隔膜为聚丙烯隔膜(pp)，其厚度为3-30 µm。

5.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述电解质隔膜的制备过程中，烘干为30℃~100℃。

6.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述电解质隔膜的制备过程中，所述复合电解质隔膜的厚度为280µm~400µm。

7.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述圆柱电池制作过程中，所述电解液为硫酸钠溶液、无水硫酸锌溶液、氯化钠溶液等无机盐溶液。

8.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述圆柱电池制作过程中，所述正极材料为mno2、v2o5，所述负极材料为干法zn粉负极、锌箔。

9.根据权利要求1所述的抑制析氢反应的复合电解质及锌锰圆柱电池的制造方法，其特征在于：所述圆柱电池的制备过程中，正负极采用同端极耳的方式进行焊接。

技术总结本发明提供了一种抑制水系锌锰二次电池析氢反应的电解质隔膜及锌锰二次电池的制造方式，首先，配置复合电解质隔膜胶体，将有机粘结剂溶解于溶剂中制成胶体，再将胶体与无机粘结剂混合制得半成品胶，将半成品胶与有机酸混合稀释有机酸的浓度，向稀释后的胶体中加入少过量的电解质盐与有机酸反应，待反应完全至胶体呈中性即制得复合电解质隔膜胶体。其次，将中性胶体与聚苯硫醚固态隔膜以及支撑隔膜进行复合，烘干，分切从而得到复合电解质隔膜，最后将复合电解质隔膜与正负极组合得到水系锌锰二次圆柱电池。该复合电解质隔膜具有以下特点：（1）调节水系锌锰电池电解质的PH至中性，抑制电极、极耳的腐蚀；（2）减少水系锌锰电池的产气；（3）使用较为廉价的电解液降低了锌锰电池的制造成本。技术研发人员：周海云,杨静,陈薇如受保护的技术使用者：江苏通灵电器股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18