[發明專利]綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法

在審

• 申請號: 201810101301.1
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108306059A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 吳賢文;呂世強;段榮瓊;張蔓書;吳顯明;向延鴻;何則強
• 申請（專利權）人: 吉首大學
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;H01M10/38;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/50;H01M4/52;H01M4/62
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 周躍仁

1.一種綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟進行：

步驟1，以可溶性鋅鹽、錳鹽和摻雜金屬鹽為原料，按照摩爾比為1:(2-x):x的比例配置溶液，其中，0＜x＜0.2，依次加入分散劑、碳微球，制備中空多孔嵌鋅化合物正極材料；

步驟2，制備不同含量碳納米管的ZnMn_2-xM_xO₄/碳納米管自支撐復合正極；

步驟3，以含鋅鹽為電解質，加入添加劑制備混合電解液；

步驟4，將正極、負極、隔膜以及電解液組裝成可充電水系鋅離子電池；

其中，鋅為負極，隔膜為玻璃纖維膜。

2.根據權利要求1所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述步驟1的具體步驟是：將可溶性鋅鹽、錳鹽和摻雜金屬鹽溶于乙二醇中，然后加入分散劑，超聲分散10min，加入碳微球，繼續超聲分散直到碳微球分散均勻，然后將其混合溶液轉移到內襯聚四氟乙烯的水熱反應釜中，水熱反應時間為3～12小時，水熱反應溫度為90～220℃，自然冷卻至室溫，離心分離得錳酸鋅前驅體，洗滌后真空干燥，然后將其粉末前驅體加熱到600℃，在此溫度空氣氣氛下燒結3～20小時，制備得到中空多孔嵌鋅化合物正極材料。

3.根據權利要求2所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，中空多孔嵌鋅化合物正極材料的制備采用碳微球為模板劑，碳微球加入的質量為錳酸鋅質量的50％～200％。

4.根據權利要求1-3任何一項所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，正極材料為一種金屬摻雜的嵌鋅化合物，其化學式為ZnMn_2-xM_xO₄，其中，0＜x＜0.2，M為Cr或Fe或Mg或Ti。

5.根據權利要求1-3任何一項所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的一種，其濃度為0.2～5g/L。

6.根據權利要求1所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，ZnMn_2-xM_xO₄/碳納米管自支撐復合正極的制備采用真空過濾法，將碳納米管加入到N-甲基吡咯烷酮中超聲分散，形成1mg/mL～20mg/mL濃度的CNT分散液，將一定量的CNT分散液和ZnMn_2-xM_xO₄混合并超聲分散，然后過濾，真空干燥，制備不同CNT含量的ZnMn_2-xM_xO₄/CNT自支撐復合正極。

7.根據權利要求1所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，含鋅鹽為硫酸鋅或三氟甲基磺酸鋅或二(三氟甲基磺酰)亞胺鋅中的一種或兩種。

8.根據權利要求1所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，添加劑為硫酸錳、三氟甲基磺酸錳、二(三氟甲基磺酰)亞胺錳、硝酸銦、硝酸鉍、硫酸鈰中的一種或幾種混合。

9.根據權利要求1、2、3、6、7、8任何一項所述的綠色環保高功率水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述步驟3的具體步驟是：將含鋅鹽溶于去離子水中，配成總濃度為0.3～2mol/L的溶液，并加入濃度為0.01～0.5mol/L添加劑；配置的電解液pH范圍為3～8。