用于锌电池的复合负极材料、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于锌离子电池的技术领域，具体涉及一种用于锌电池的复合负极材料、制备方法及其应用。

背景技术

锌离子电池由于金属锌负极具有较高的理论容量、低廉的材料成本、安全性高、绿色环保等优点而备受关注。目前，锌离子电池，包括水系锌离子电池和非水系锌离子电池，主要使用金属锌(Zn)作为负极材料。然而，金属锌负极在长期的溶解-沉积过程中，不仅容易形成锌枝晶，刺穿电池隔膜而引起电池的短路，而且，过量沉积的锌容易失去附着而导致材料损失，从而降低电池的循环寿命。同时，在水系锌离子电池中，由于锌的溶解-沉积电位接近水溶液中氢析出电位，导致电解液分解，造成循环性能下降。此外，由于锌在水溶液电解质中的溶解-沉积的库伦效率较低，目前锌金属负极在水系锌离子电池的用量远远过量，导致整体全电池的能量密度急剧降低。

开发嵌入式负极材料，是水系锌离子电池的另一个发展方向。目前，已经报道的嵌入式负极材料非常有限，包括Na

结合锌负极和嵌入式负极材料的特点，嵌入式负极不存在枝晶问题，但是材料电势较高和容量较低；金属锌具有低电势和高比容量的优势，但是存在枝晶问题。因此，如何将两类负极材料扬长避短，是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种用于锌电池的复合负极材料，该负极材料能够解决锌枝晶和嵌入式负极材料低容量、高电位的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于锌电池的复合负极材料，包括金属锌Zn与碲化铜Cu

优选的，x的取值范围为1≤x≤2，其中，碲化铜与锌的摩尔比为y，其取值范围是0.1≤y≤8。

优选的，x的取值范围是1.33≤x≤1.81，y的取值范围是0.4≤y≤4。

本发明还提供一种上述的用于锌电池的复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：

将碲化铜粉末与锌粉混合，在惰性气体的保护气氛下，球磨，得到碲化铜包覆的锌粉；

或将碲化铜粉末与有机溶剂以及粘结剂研磨混合均匀，然后涂覆在锌片上，真空烘干，得到碲化铜涂覆的锌片。

本发明的再一个目的是提供一种上述的用于锌电池的复合负极材料的应用，所述复合负极材料用于水系锌离子电池或者非水系锌离子电池中。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明的负极材料具有不同的电化学反应机制，目前报道的负极材料有Na

2)本发明的复合负极材料，具有突出的电化学性能：一是具有除锌之外目前报道的最低的电位(0.2V vs Zn

3)本发明的负极复合材料的电化学行为，可以简单通过调控复合材料中Cu

4)本发明当作为复合负极材料应用于锌离子电池，可以有效地避免锌枝晶的形成；当应用于水系锌离子电池时，可以抑制锌枝晶和析氢副反应的发生，还可以发挥其低电位和长循环性能的优势，确保全电池具有较高放电电压、能量密度和稳定的循环性能。

附图说明

图1为本发明实施例1中所制得Cu

图2为本发明实施例2中所制得Cu

图3为本发明实施例3中所制得Cu

图4为本发明实施例4中所制得Cu

图5为本发明实施例4中所制得Cu

图6为本发明实施例9中所得的Cu

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

称量0.8g Cu

实施例2

按照质量比8:1:1，分别称量0.8g Cu

实施例3

称量0.8g Cu

实施例4

称量0.8g Cu

实施例5

称量0.4g Cu

实施例6

称量0.4g Cu

实施例7

称量0.4g Cu

实施例8

称量0.2g Cu

实施例9

称量0.2g Cu

适用于本发明中Cu

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。