[發(fā)明專利]一種正極活性材料以及包括該正極活性材料的鋅離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810362531.3
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN110391415A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 孫傳福;付浴茹
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質(zhì)結構研究所
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/38;H01M4/42;H01M10/054
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發(fā)明提供了一種正極活性材料以及包括該正極活性材料的鋅離子電池；本發(fā)明采用K_2?2XZn_XV₃O₈(0≤X≤1)為正極活性材料，利用金屬離子作為支柱為鋅離子在K_2?2XZn_XV₃O₈(0≤X≤1)層間可逆脫、嵌提供空間，在充放電過程中，結構保持穩(wěn)定，從而提高鋅離子電池的穩(wěn)定性。采用K_2?2XZn_XV₃O₈(0≤X≤1)為正極活性材料，鋅為負極，含鋅的可溶性鹽為電解液的鋅離子電池具有長壽命、高容量、高穩(wěn)定性的特點。經(jīng)實驗證明，本發(fā)明的鋅離子電池還具有優(yōu)良的倍率性能、可逆性能和循環(huán)性能。在儲能領域有廣闊的前景。

技術領域

本發(fā)明屬于電池技術領域，具體涉及一種正極活性材料以及包括該正極活性材料的鋅離子電池。

背景技術

可充電電池廣泛的應用于各種電子設備，目前，商業(yè)化的鋰離子電池在市場上占主導地位，但是，有限的鋰資源以及對鋰離子電池的大量需求將導致鋰資源的短缺，迫切需要發(fā)展新一代可充電電池。鋅離子電池具有價格低廉，容量高，環(huán)境污染小等優(yōu)點而被認為是最有希望的新一代可充電電池之一。

鋅離子電池在充電時鋅離子從正極中脫出，在負極表面沉積；放電時，負極鋅失去電子變?yōu)殇\離子，嵌入到正極中。現(xiàn)有鋅離子電池中，負極材料通常是主體為鋅元素的材料，鋅的理論比容量為819.8mAh/g；而目前存在的正極材料其比容量遠遠小于鋅的理論比容量。

中國發(fā)明專利申請CN101783419A中公開了一種以三價或四價錳為主的氧化物為正極，以鋅為負極，以含鋅離子的溶液為電解液的可充電鋅離子電池，當以二氧化錳為正極時，其電池比容量接近190mAh/g。

中國發(fā)明專利申請CN102110858A中公開了一種以釩的氧化物或其水化物為正極，以鋅為負極，以鋅的可溶性鹽的水溶液為電解液的可充電鋅離子電池，當以二氧化釩為正極時，250mA/g恒電流下充放電，其電池比容量為300mAh/g。

由此可以看出，鋅離子電池的性能受到正極材料的影響，尋找性能優(yōu)良的正極材料可以有效改善鋅離子電池的性能，為大規(guī)模儲能提供解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種正極活性材料以及包括該正極活性材料的鋅離子電池；本發(fā)明采用K_2-2XZn_XV₃O₈(0≤X≤1)為正極活性材料，其中的金屬離子可作為支柱，在充放電過程中，其結構保持穩(wěn)定，從而提高鋅離子電池的穩(wěn)定性。并且鉀、釩和鋅資源豐富，可降低材料的成本。本發(fā)明采用K_2-2XZn_XV₃O₈(0≤X≤1)為正極活性材料，鋅為負極，含鋅的可溶性鹽為電解液的鋅離子電池在長時間充放電循環(huán)過程中電池容量保持穩(wěn)定，具有長壽命、高容量、高穩(wěn)定性的特點。

本發(fā)明目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

一種正極活性材料，其化學式為K_2-2XZn_XV₃O₈；其中，0≤X≤1。

本發(fā)明還提供一種正極，其包括上述的正極活性材料。

其中，所述正極包括正極膜載體和正極膜，所述正極膜覆于正極膜載體表面上，所述正極膜包括上述的正極活性材料。

其中，所述正極膜還包括導電劑碳材料。

其中，所述正極膜還包括粘結劑。