[發明專利]耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池及其電解質和制備方法

有效

• 申請號: 202010102126.5
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN113285127B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 支春義;李川;李洪飛;唐子杰;宋恒旭
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;C08F220/56;C08F220/34;C08F222/38
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 劉曉敏

本發明公開了一種耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池及其電解質和制備方法，本發明耐酸堿可壓縮電解質通過熱引發劑和交聯劑將AM與SBMA進行聚合，得到SN水凝膠，隨后再浸泡于AM、熱引發劑、交聯劑和去離子水相混合形成的水溶液中一定時間，再進行紫外交聯得到DN水凝膠，最后將DN水凝膠采用電解液浸泡，得到耐酸堿可壓縮電解質。接著再與柔性電極組裝而制得耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池，該耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池具備耐酸堿性能，可以在酸性、中性和堿性下正常工作，且具有良好的電化學循環穩定性，利于廣泛推廣應用。

技術領域

本發明屬于水系鋅離子電池技術領域，具體涉及一種耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池及其電解質和制備方法。

背景技術

水系鋅離子電池是近年來發展起來的一種新型二次電池，其具有高容量高循環穩定性，且在放電過程中安全高效，電池材料無毒廉價。另外，隨著電子技術的快速發展，水系鋅離子電池正在向著輕薄化、柔性化和可穿戴的方向發展，以滿足市場對可折疊和可彎曲電子設備的需求。目前，柔性集流體如碳納米管和金屬薄膜，均具有成熟的工藝及穩定的性能，因此，為了制備柔性電池，亟需研究及制備包括電化學性能及機械性能的高性能柔性電解質。

然而，目前大部分鋅離子柔性電解質的研究均專注于專一PH環境，即，柔性電解質只適用酸性、中性和堿性中的一種條件，而無法在這三種環境中均穩定存在且能夠正常工作；與此同時，大量的鋅離子柔性電解質只適用于中性環境，在其他條件，尤其是堿性條件下，無法具備穩定的力學性能和電化學性能。

因此，尋找一種新型的耐酸堿且具備良好力學性能的柔性電解質的制備成為了亟待解決的技術問題，從而實現耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池的制備。

發明內容

針對上述的不足，本發明目的在于，提供一種耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池及其電解質和制備方法。所制備的耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池可以在酸性、中性和堿性下正常工作，且具備良好的可壓縮性能。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：

一種耐酸堿可壓縮電解質制備方法，其包括以下步驟：

(1)將丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸磺酸甜菜堿(SBMA)、熱引發劑和交聯劑溶于去離子水中進行紫外交聯聚合形成單交聯網絡結構水凝膠(SN水凝膠)；

(2)將單交聯網絡結構水凝膠置于由丙烯酰胺(AM)、熱引發劑、交聯劑和去離子水相混合形成的水溶液中浸泡一定時間，隨后取出進行二次紫外交聯形成雙網絡結構水凝膠(DN水凝膠)；

(3)將雙網絡結構水凝膠置于電解液中浸泡得到耐酸堿可壓縮電解質。耐酸。作為本發明的一種優選方案，所述熱引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、偶氮二異丁腈、過氧化二酰或過氧化氫中的一種。所述交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)。

所述雙網絡結構水凝膠的結構式為：

其中，m1～m4＝20～60，n1～n4＝7～20，p,q＝1～2。

一種耐酸堿可壓縮電解質，其包含以下質量百分比的組分：聚丙酰胺：20～40％；聚甲基丙烯酸磺酸甜菜堿：10～36％；聚N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺：1～2％；熱引發劑：0.05～0.5％；去離子水：10～20％。

一種耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池，其包括上述的耐酸堿可壓縮電解質。

本發明耐酸堿可壓縮電解質通過熱引發劑和交聯劑將AM與SBMA進行聚合，得到SN水凝膠，隨后再浸泡于AM、熱引發劑、交聯劑和去離子水相混合形成的水溶液中一定時間，如12-36h，再進行紫外交聯得到DN水凝膠，最后將DN水凝膠采用電解液浸泡，得到耐酸堿可壓縮電解質。接著再與柔性電極組裝而制得耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池，該耐酸堿及可壓縮水系鋅離子電池具備耐酸堿性能，且具有良好的電化學循環穩定性。