本申請涉及一種鋅鎳電池的負極及其制備方法，屬于鋅鎳電池領域。

背景技術：

1、隨著電動汽車、微電子和電網儲能的蓬勃發展，人們對性能優異和安全性高的可充電電池的需求日益迫切。其中堿性鋅鎳電池具有高安全性、低成本、高功率密度、環境友好和高能量密度等特點，有望替代鉛酸、鎳鎘、鎳氫甚至鋰離子電池。但是目前，鋅鎳電池存在很多局限，鋅鎳電池中負極材料的放電產物易溶于堿性電解液。在充放電過程中鋅負極存在變形、枝晶、鈍化、自腐蝕等問題，導致電池循環壽命降低，從而影響了鋅鎳電池的產業化發展。所以鋅負極的穩定性是堿性鋅鎳電池性能的關鍵，也是目前研究的熱點和難點。

技術實現思路

1、本發明的目的就在于在鋅負極表面設計一種聚合物人工固體電解質界面層來提高堿性鋅鎳電池鋅負極的穩定性和循環性能。該發明提供了一種制備人工固體電解質界面層的方法，并旋涂在鋅箔表面，減少了副反應的發生還可以抑制枝晶生長過程，進而提升了鋅鎳電池的循環性能。

2、根據本申請的一個方面，提供了一種鋅鎳電池的負極，所述負極包括鋅箔和覆蓋于所述鋅箔表面的界面層；

3、所述界面層含有式i所示結構的物質：

4、

5、所述鋅箔表面的界面層的厚度為15～20μm。

6、根據本申請的另一個方面，提供一種上述的鋅鎳電池的負極制備方法，包括以下步驟：

7、(1)將含有鄰聯甲苯胺、二甲氧基甲烷和三氟乙酸的原料混合，加熱，再與氨水i混合，沉淀，分離，洗滌，得到中間產物i；

8、(2)將所述中間產物i與氯仿、甲醇、碘甲烷混合，反應，分離，洗滌，得到中間產物ii；

9、(3)將所述中間產物ii與氨水ii混合，分離，洗滌，得到所述式i所示結構的物質；

10、(4)將所述式i所示結構的物質與n，n-二甲基乙酰胺混合得到旋涂液，將所述旋涂液旋涂于鋅箔表面，得到所述鋅鎳電池的負極。

11、(1)中，

12、所述鄰聯甲苯胺與所述二甲氧基甲烷的質量比為1:1～1:2；

13、所述鄰聯甲苯胺與所述三氟乙酸的質量比為1:10～1:15；

14、所述加熱的溫度為25～30℃；

15、所述加熱的時間為96～100h；

16、所述鄰聯甲苯胺與所述氨水i的用量比為1:40～1:50。

17、將含有鄰聯甲苯胺、二甲氧基甲烷和三氟乙酸的原料混合的過程是在冰水浴中進行的，降溫到0℃。

18、(2)中，

19、所述中間產物i與所述氯仿的用量比為1:80～1:90；

20、所述中間產物i與所述甲醇的用量比為1:40～1:50；

21、所述中間產物i與所述碘甲烷的用量比為1:1～1:5。

22、(3)中，

23、所述中間產物ii與所述氨水ii的用量比為1:10～1:20。

24、(4)中，

25、所述式i所示結構的物質與所述n，n-二甲基乙酰胺的用量比為1:90～1:100；

26、所述旋涂的直徑為12～15mm；

27、所述旋涂所用的旋涂液的體積為20～25μl。

28、所述分離為離心分離。

29、所述洗滌所用的洗滌液選自水、甲醇、乙醇、丙酮中的至少一種。

30、具體地，包括以下步驟：

31、(1)在鄰聯甲苯胺中加入二甲氧基甲烷(dmm)，然后將反應置于冰水浴中；

32、(2)將(1)中的混合物加入三氟乙酸(tfa)；

33、(3)將(2)所得混合物進行加熱和攪拌；

34、(4)將(3)反應結束后將所得粘稠溶液倒入到劇烈攪拌的氨水溶液中；

35、(5)將(4)所得沉淀通過離心分離，并用過量的去離子水，甲醇和丙酮依次洗滌；

36、(6)將(5)所得產物溶于氯仿溶液；

37、(7)將(6)所得的溶液緩慢加到甲醇中析出沉淀，再離心，烘干；

38、(8)將(7)所得產物分散在甲醇中，并用過量的碘甲烷處理，然后在室溫下避光攪拌；

39、(9)將(8)通過離心分離產物，再用甲醇和去離子水中洗滌，最后烘干；

40、(10)將(9)所得產物分散在氨水中，避光攪拌；

41、(11)將(10)通過離心分離，再依次用乙醇和去離子水洗滌，最后烘干；

42、(12)將(11)產物溶在n，n-二甲基乙酰胺中，然后旋涂在鋅箔上。

43、所述式i所示結構的物質的合成路線如下：

44、

45、本申請能產生的有益效果包括：

46、(1)該聚合物人工固體電解質界面層的制備方法簡單，產率高；

47、(2)通過旋涂的方法可以均勻的將材料旋涂在鋅箔上；

48、(3)該聚合物人工固體電解質界面層提高了堿性鋅鎳電池鋅負極的穩定性和循環性能。

技術特征：

1.一種鋅鎳電池的負極，其特征在于，

2.根據權利要求1所述的負極，其特征在于，

3.一種權利要求1或2任一項所述的鋅鎳電池的負極制備方法，其特征在于，

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

10.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

技術總結
本申請公開了一種鋅鎳電池的負極及其制備方法。所述負極包括鋅箔和覆蓋于所述鋅箔表面的界面層；該聚合物人工固體電解質界面層的制備方法簡單，產率高；通過旋涂的方法可以均勻的將材料旋涂在鋅箔上；該聚合物人工固體電解質界面層提高了堿性鋅鎳電池鋅負極的穩定性和循環性能。

技術研發人員：陳忠偉,羅丹,劉人鳴
受保護的技術使用者：中國科學院大連化學物理研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28