本發(fā)明屬于電池材料，具體涉及一種集流體防腐涂層的znals異質(zhì)結(jié)材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水系電池具有綠色安全、經(jīng)濟(jì)高效、離子電導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)，有希望成為下一代儲(chǔ)能電池的趨勢(shì)。其中在集流體方面，受到h2o及電解質(zhì)的共同作用，在充放電過(guò)程中，極易造成腐蝕氧化，從而使得電池發(fā)生失效、損壞等一系列問(wèn)題，因此解決集流體防腐問(wèn)題是延續(xù)水系電池壽命的一大重要因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于一種集流體防腐涂層的znals異質(zhì)結(jié)材料的制備方法及應(yīng)用，通過(guò)共沉淀法和硫化合成了znals異質(zhì)結(jié)材料，所合成的znals異質(zhì)結(jié)材料具有較高的機(jī)械性能，能夠有效防止集流體斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)界面優(yōu)化能力優(yōu)異，能夠與集流體緊密貼合，不會(huì)出現(xiàn)涂層所帶來(lái)的界面阻抗增大問(wèn)題，此外，znals異質(zhì)結(jié)材料抗腐蝕性能較好，能夠有效保護(hù)集流體不受電解液、活性材料等物質(zhì)的損害。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種集流體防腐涂層的znals異質(zhì)結(jié)材料的制備方法，包括如下步驟：

4、1)將zn源、絡(luò)合劑攪拌溶解到去離子水中，記為溶液a；將去離子水與有機(jī)溶劑混合，得到混合溶劑，然后將al源攪拌溶解到步驟2中的混合溶劑中，得到溶液b；

5、2)利用恒流泵將溶液b加入到溶液a中，并攪拌20-60min，得到溶液c；

6、3)利用恒流泵將一定量的堿性溶液逐滴加入到溶液c中，并持續(xù)攪拌0.5-3h，得到懸濁液d；

7、4)將懸濁液d經(jīng)過(guò)濾、洗滌、真空干燥和研磨，得到znals前驅(qū)體材料，然后將znals前驅(qū)體材料與s源置于燒舟中，在ar氣氛的管式爐中進(jìn)行熱處理，最后得到znals異質(zhì)結(jié)材料。

8、優(yōu)選的，所述zn源為zncl2、zn(ch3coo)2、zn(no3)2、znso4、檸檬酸鋅、堿式碳酸鋅、磷酸二氫鋅和二乙基二硫代氨基甲酸鋅中的一種或多種。zn源可以帶有結(jié)晶水或不帶有結(jié)晶水。

9、優(yōu)選的，所述絡(luò)合劑為硫化鈉、檸檬酸、草酸、酒石酸、edta、硫脲、巰基乙胺、巰基乙酸、二巰基丙醇、乙酰丙酮和10-鄰二氮中的一種或多種。

10、優(yōu)選的，所述zn源與絡(luò)合劑的摩爾比為0.5-3:1；更優(yōu)選為0.5-2.5：1；且絡(luò)合劑在去離子水中的濃度為0.1-1mol/l，更優(yōu)選為0.1-0.75mol/l。

11、優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為一元醇、二元醇、三元醇、聚乙二醇、乙腈、丙酮、四氫呋喃、乙醚、二甲醚、二乙二醇、三乙醇胺、二甲基亞砜和硝基甲烷中的一種或多種。

12、優(yōu)選的，去離子水和有機(jī)溶劑的體積比為0.2-4：1，更優(yōu)選為0.5-3.5：1。

13、優(yōu)選的，所述al源為alcl3、al2(so4)3、al(no3)3、al(ch3coo)3、al(h2po4)3、al3(sio3)3和al(biz)3中的一種或多種。

14、優(yōu)選的，所述al源在混合溶劑中的濃度為0.1-1.5mol/l，更優(yōu)選為0.1-1.2mol/l。

15、優(yōu)選的，所述恒流泵的流速為5-50ml/min，更優(yōu)選為10-45ml/min。

16、優(yōu)選的，所述堿性溶液的溶質(zhì)為koh、naoh、氨水、na2co3、nahco3、k2co3、na2so3、磷酸鈉、硫化鈉、硅酸鈉、偏鋁酸鈉、次氯酸鈉、nh4hco3、(nh4)2s、乙二胺、嗎啉、乙醇胺、三乙醇胺、烷基醇胺、異丙醇胺和四甲基氫氧化銨中的一種或多種。

17、優(yōu)選的，所述堿性溶液的濃度為0.5-6mol/l，體積為10-100ml；更優(yōu)選的，堿性溶液的濃度為1-5mol/l，體積為15-900ml。

18、優(yōu)選的，所述s源為s粉、硫代乙酰胺、硫脲、二硫代氨基甲酸鹽、膠乳、c18h30s4、半胱氨酸、谷胱甘肽、c9h15no3s和輔酶a中的一種或多種。

19、優(yōu)選的，所述znals前驅(qū)體與s源的質(zhì)量比為1：1-10，更優(yōu)選為1：2-8。

20、優(yōu)選的，所述熱處理溫度為200-800℃，升溫速率為1-10℃/min，時(shí)間為1-8h；更優(yōu)選的，所述熱處理溫度為300-750℃，升溫速率為2-8℃/min，時(shí)間為2-6h。

21、本發(fā)明還提供一種上述znals異質(zhì)結(jié)材料在集流體防腐涂層中的應(yīng)用。

22、本發(fā)明進(jìn)一步提供上述集流體防腐涂層的制備方法，包括如下步驟：

23、1)將znals異質(zhì)結(jié)材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以一定質(zhì)量比分別加入到球磨罐中，加入有機(jī)溶劑，以100-400r/min的轉(zhuǎn)速球磨5-10h，得到混合漿料；

24、2)裁切并打磨好實(shí)驗(yàn)所需的集流體，并懸掛于噴涂室中，利用噴涂槍將混合漿料均勻的噴涂在集流體四周；待集流體表面有機(jī)溶劑自然揮發(fā)后，將集流體置于鼓風(fēng)干燥箱中，以40-70℃干燥2-6h；

25、3)將干燥后的集流體通過(guò)輥壓機(jī)進(jìn)行反復(fù)輥壓后，即得到znals異質(zhì)結(jié)涂層的集流體。

26、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑為炭黑、石墨、cnt、石墨烯、軟碳、硬碳和活性炭中的一種或多種；導(dǎo)電劑的質(zhì)量占混合漿料中固體總質(zhì)量的0.5-20％，更優(yōu)選為2-15％。

27、優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為ptfe、pvdf、cmc、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚丙烯酸樹(shù)脂、淀粉、蛋白質(zhì)、水玻璃、羧甲基纖維素、聚苯乙烯、丁基橡膠、醋酸乙烯樹(shù)脂和糊精中的一種或多種；粘結(jié)劑的質(zhì)量占混合漿料中固體總質(zhì)量的0.1-1.5％，更優(yōu)選為0.2-1.2％。

28、優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為一元醇、二元醇、乙醚、丙醚、乙腈、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮、乙烯乙二醇醚、三乙醇胺、醋酸乙酯和甲苯環(huán)己酮中的一種或多種。

29、優(yōu)選的，所述混合漿料固含量控制在10-60％，優(yōu)選為15-55％。

30、優(yōu)選的，所述集流體為al箔、cu箔、zn箔、ti網(wǎng)、ni箔、ni網(wǎng)、不銹鋼箔、不銹鋼網(wǎng)、碳紙、石墨紙和碳布中的一種或多種。

31、優(yōu)選的，所述噴槍的噴涂速度為1-10ml/min，更優(yōu)選為1-8ml/min。

32、優(yōu)選的，所述輥壓機(jī)的壓力為5-40n，輥壓速度為0.5-3m/min；更優(yōu)選的，所述輥壓機(jī)的壓力為5-40n，輥壓速度為0.5-3m/min。

33、本發(fā)明的有益效果為：

34、1、本發(fā)明合成的znals材料具有異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中zn、al通過(guò)s元素構(gòu)成的晶相并相互結(jié)合，從而zn、al、s三種元素相互協(xié)調(diào)，共同發(fā)揮znals材料的優(yōu)勢(shì)。

35、2、本發(fā)明的znals異質(zhì)結(jié)材料具有較強(qiáng)的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能，同時(shí)，znals材料作為涂層能夠與集流體緊密結(jié)合，一者能夠防止電解液對(duì)集流體的侵蝕，二者能夠改善電極材料-涂層-集流體界面層的界面效應(yīng)，降低界面電阻，提升電池效率，三者能夠抵抗集流體抗彎折、抗應(yīng)力的作用，極大提高集流體的各項(xiàng)強(qiáng)度。

36、3、本發(fā)明將znals材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、有機(jī)溶劑四者通過(guò)均勻和漿，并采用噴槍均勻的噴涂在集流體四周表面，根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)控制漿料固含量、噴涂速率、噴涂時(shí)間、輥壓參數(shù)等變量，從而控制涂層的厚度、強(qiáng)度等，以此改善電池極片的各項(xiàng)性能。