一种改性水系锌离子电池负极的方法

乙醇组装溶液中，使锌箔表面先后形成希夫碱膜和硫醇膜形成的复合组装膜。
12.优选的，组装溶液使用前先除氧，除氧过程为：用高纯氩气通入组装溶液中除氧25-35min，整个组装过程始终用氩气保护，使组装在无氧环境中进行。
13.优选的，锌箔浸泡在组装溶液中的时间为0.1～10h。
14.优选的，锌铂的打磨方法为：用1200#、2500#、4000#和7000#的砂纸将锌箔依次打磨，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗3～6遍后备用。
15.优选的，组装后的锌铂从组装溶液中取出后迅速用氩气吹干，干燥保存备用。
16.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
17.(1)本发明所采用的在锌箔表面修饰自组装膜的方法制备工艺操作简单，条件单一可控，易于实现规模化生产；
18.(2)本发明中烷基硫醇类、希夫碱类有机物分子分别能够与锌表面之间产生化学吸附作用，在锌表面形成致密、有序的能够抑制锌枝晶生长的分子膜；将采用本发明方法制备得到的锌/自组装膜复合负极应用于锌离子电池中，使锌离子电子具有良好的电化学循环稳定性，延长锌离子电池的循环寿命。
附图说明
19.图1为实施例一所制得的锌/自组装膜复合电极表面的扫描电镜(sem)图；
20.图2为实施例二所制得的锌/自组装膜复合电极表面的扫描电镜(sem)图；
21.图3为实施例一所制得的锌/自组装膜复合电极和纯锌箔在对称电池中循环50周后的扫描电镜(sem)图：(a)纯锌箔，(b)锌/自组装膜复合电极；
22.图4为实施例一所制得的zn-dt复合电极和纯锌箔组装锌对称电池的时间-电压曲线；
23.图5为实施例二所制得的zn-hl复合电极和纯锌箔组装锌对称电池的时间-电压曲线。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
25.实施例一
26.一种改性水系锌离子电池负极的方法，包括以下步骤：
27.(1)用1200#、2500#、4000#和7000#的砂纸将锌箔依次打磨，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗3～6遍后备用；
28.(2)配制组装溶液：将0.1mmol的正十二烷基硫醇(dt)溶于100ml无水乙醇中形成浓度为0.001mol/l的烷基硫醇-乙醇组装溶液；
29.(3)组装溶液使用前先除氧，除氧过程为：用高纯氩气通入组装溶液中除氧30min，整个组装过程始终用氩气保护，使组装在无氧环境中进行；
30.(4)将打磨平整后的锌箔浸泡在组装溶液中2h，使锌箔表面形成自组装膜层，然后取出锌片，迅速用氩气吹干得到锌/自组装膜复合电极，即得到改性后的水系锌离子电池负极。
31.图1为本实施例制备得到的锌/自组装膜复合电极的扫描电镜(sem)图，从图1中可
以看出，自组装膜均匀地吸附在锌箔表面，复合电极的表面平整。
32.分别对纯锌箔和锌/自组装膜(zn-dt)复合电极组装对称电池进行了电化学性能测试，电解液为2mol l-1
的硫酸锌溶液，电流密度为1.5ma cm-2
，沉积量为1.5mah cm-2
。如图4所示，在纯锌电极下，锌对称电池循环了130h后出现短路，而在zn-dt复合电极下体现出更优越的循环性能，在其循环寿命分别可长达1400h,这表明电极经过单一组分自组装膜改性后，锌对称电池的循环寿命得到了显著提高。
33.对循环10周后的锌离子电池电极表面进行了sem测试，如图3所示，可以发现纯锌箔电极循环后表面有大量的锌枝晶，而zn-dt复合电极循环后表面依旧光滑平整，无明显枝晶产生。
34.实施例二
35.一种改性水系锌离子电池负极的方法，包括以下步骤：
36.(1)用1200#、2500#、4000#和7000#的砂纸将锌箔依次打磨，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗3～6遍后备用；
37.(2)配制组装溶液：将0.1mmol的亚水杨基-2-氨基吡啶(hl)溶于100ml无水乙醇中形成浓度为0.001mol/l的烷基硫醇-乙醇组装溶液；
38.(3)组装溶液使用前先除氧，除氧过程为：用高纯氩气通入组装溶液中除氧30min，整个组装过程始终用氩气保护，使组装在无氧环境中进行；
39.(4)将打磨平整后的锌箔浸泡在组装溶液中2h，使锌箔表面形成自组装膜层，然后取出锌片，迅速用氩气吹干得到锌/自组装膜复合电极，即得到改性后的水系锌离子电池负极。
40.图2为本实施例制备得到的锌/自组装膜复合电极的扫描电镜(sem)图，从图2中可以看出，自组装膜均匀地吸附在锌箔表面，复合电极的表面平整。
41.分别对纯锌箔和锌/自组装膜(zn-hl)复合电极组装对称电池进行了电化学性能测试，电解液为2mol l-1
的硫酸锌溶液，电流密度为1.5ma cm-2
，沉积量为1.5mah cm-2
。如图5所示，相较于纯锌电极，zn-hl复合电极体现出更优越的循环性能，锌对称电池可以稳定循环超过900h，这表明电极经过单一组分自组装膜改性后，锌对称电池的循环寿命得到了显著提高。
42.实施例三
43.一种改性水系锌离子电池负极的方法，包括以下步骤：
44.(1)用1200#、2500#、4000#和7000#的砂纸将锌箔依次打磨，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗3～6遍后备用；
45.(2)配制组装溶液：将0.1mmol的正十二烷基硫醇(dt)和亚水杨基-2-氨基吡啶(hl)分别溶于100ml无水乙醇中形成浓度为0.001mol/l的烷基硫醇-乙醇组装溶液和希夫碱类-乙醇组装溶液；
46.(3)组装溶液使用前先除氧，除氧过程为：用高纯氩气通入组装溶液中除氧30min，整个组装过程始终用氩气保护，使组装在无氧环境中进行；
47.(4)将打磨平整后的锌箔浸泡在烷基硫醇-乙醇组装溶液中1h，然后取出锌片，用无水乙醇清洗3遍，随后再浸入希夫碱类-乙醇组装溶液中1h，使锌箔表面形成复合自组装膜，最后取出锌片，迅速用氩气吹干得到锌/自组装膜复合电极，即得到改性后的水系锌离
子电池负极。
48.实施例四
49.一种改性水系锌离子电池负极的方法，包括以下步骤：
50.(1)用1200#、2500#、4000#和7000#的砂纸将锌箔依次打磨，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗3～6遍后备用；
51.(2)配制组装溶液：将0.1mmol的正十二烷基硫醇(dt)和亚水杨基-2-氨基吡啶(hl)分别溶于100ml无水乙醇中形成浓度为0.001mol/l的烷基硫醇-乙醇组装溶液和希夫碱类-乙醇组装溶液；
52.(3)组装溶液使用前先除氧，除氧过程为：用高纯氩气通入组装溶液中除氧30min，整个组装过程始终用氩气保护，使组装在无氧环境中进行；
53.(4)将打磨平整后的锌箔浸泡在希夫碱类-乙醇组装溶液中1h，然后取出锌片，用无水乙醇清洗3遍，随后再浸入烷基硫醇-乙醇组装溶液中1h，使锌箔表面形成复合自组装膜，最后取出锌片，迅速用氩气吹干得到锌/自组装膜复合电极，即得到改性后的水系锌离子电池负极。
54.对实施例三和实施例四制备的锌/自组装膜复合电极依照实施例一的测试方法进行测试，结果显示，实施例三和实施例四电极经过复合组装膜改性后自组装膜均匀地吸附在锌箔表面，各复合电极的表面平整，循环后无明显的枝晶产生，且循环稳定性均优于纯锌箔对称电池。