[發(fā)明專利]一種基于有機體系電解液的鋅/聚苯胺二次電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710213454.0
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN108666617A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 李昭宇;韓家軍;劉盼
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學（威海）
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0567
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于有機體系電解液的鋅/聚苯胺二次電池。本發(fā)明公開了一種可充電鋅/聚苯胺電池，本發(fā)明所用電解液為有機體系電解液，可以避免水系電解液負極析氫的問題。所涉及的電解液主要是利用氯化鋅和尿素在80℃下可以形成低熔點的共融體，并加入一定量的氯化鈉降低體系熔點，引入有機溶劑降低電解液粘度同時增大電導率。且電解液原料價格低廉，制備工藝簡單，有望替代容易析氫的水系電解液，實現(xiàn)廣泛應用。

技術領域

本發(fā)明屬于二次電池技術領域,具體涉及一種基于有機溶液電解液的可充電鋅/聚苯胺電池。

背景技術

伴隨著世界經濟地迅速發(fā)展，各國對能源的要求日益增高。發(fā)展新能源，開發(fā)對環(huán)境友好的新能源材料，是各國政府積極提倡的工作。而開發(fā)可充放電的二次電池是發(fā)展新能源技術的新寵。鋰離子電池在人們日常生活中扮演著重要的角色，已經廣泛應用于各種便攜式設備，但是鋰離子電池生產成本較高，且存在一定的安全隱患。因此，研究人員積極尋求更安全可靠的二次電池。鋅離子電池安全性高，且成本低廉，有望替代鋰離子電池實現(xiàn)大規(guī)模應用。

聚苯胺（PANi）以其高導電性、優(yōu)良的氧化還原可逆性、環(huán)境友好、生產成本低等優(yōu)點而備受關注。因此，PANi被廣泛應用于許多領域，如超級電容器、傳感器等。鋅/聚苯胺電池是研究較多的一個方向，然而大部分研究是對聚苯胺作為正極材料性能的優(yōu)化。

目前，鋅/聚苯胺電池的電解液多數是基于水系電解液，這種電解液的電解質主要是可溶的鋅鹽和銨鹽，并引入一定量的氫離子，以提高聚苯胺的活性，然而水系電解液會造成氫離子在陽極發(fā)生析氫反應而產生氫氣，這是造成鋅離子電池無法得到廣泛應用的一個重要原因。

為了能實現(xiàn)鋅/聚苯胺電池的廣泛應用。我們開發(fā)了有機體系電解液，并且成功避免了析氫反應的發(fā)生。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種有機體系電解液可充電鋅/聚苯胺電池。

二次電池是主要由正極，負極，隔膜和電解液構成，其特征在于：所述負極材料主要以鋅元素為主，所述正極材料為具有電化學活性的聚苯胺，所述電解液為氯化鋅和尿素形成的低熔點共融體，并添加一定量的有機溶劑，所述隔膜為有較強吸水作用且多孔道結構的玻璃纖維紙。在充放電過程中正極聚苯胺發(fā)生陰離子的摻雜與脫摻雜作用，負極鋅發(fā)生溶解和電沉積，從而實現(xiàn)電能和化學能的轉化。

所述正極活性材料聚苯胺可以是摻雜鹽酸或高氯酸的聚苯胺；導電劑可以是超導炭黑，乙炔黑，石墨粉，碳納米管中的一種；集流體是不銹鋼網，粘結劑是聚四氟乙烯（PTFE）；其中導電劑的添加量為活性物質質量的10%，粘結劑的添加量為活性物質質量的5%~8%。

所述負極活性材料可以為打磨光亮的鋅板或鋅合金。

所述負極活性物質還可以是鋅粉，可以使用不銹鋼箔或鋅板作為集流體；鋅粉，導電劑，和粘結劑，按照 8:1:1的質量比進行研磨和膏 ，均勻涂覆在集流體上；其中導電劑可以是活性炭，乙炔黑，超導炭黑，碳納米管；粘結劑可以是丁苯橡膠（SBR）或聚偏四氟乙烯（PVDF）。

本發(fā)明鋅/聚苯胺電池采用的電解液為有機體系電解液，主要是利用氯化鋅和尿素共熱形成共融體，并加入氯化鈉降低熔點，并加入添加劑降低體系的粘度，如：碳酸丙烯酯（PC），乙腈（AC），碳酸二甲酯。

附圖說明

圖1為實施例1制備的電解液的電導率隨乙腈和碳酸丙烯酯加入量的變化曲線。

圖2為實施例4用碳酸丙烯酯作為添加劑的電解液組裝的電池的循環(huán)伏安測試。

圖3為實施例4用乙腈作為添加劑的電解液組裝的電池的循環(huán)伏安測試。

圖4為實施例4用乙腈作為添加劑的電解液組裝的電池在50mA/g電流密度下充放電測試。