[發明專利]一種自修復水凝膠及其制備方法、柔性自修復可充電電池

有效

• 申請號: 202011224327.9
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112341639B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 劉金云;龍佳煒;周婷;韓闐俐
• 申請（專利權）人: 安徽安瓦新能源科技有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L29/04;C08K5/098;H01M10/38;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/38;H01M10/42;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發明提供了一種自修復水凝膠及其制備方法、柔性自修復可充電電池，以釩鹽為原料，硫代乙酰胺為硫源，進行水熱反應合成生長在碳布纖維上的二硫化釩納米片，作為電池正極；通過電沉積在碳布上鍍上鋅，作為電池負極；以乙酸鋅、乙酸錳作為電解質，溶于水形成水系電解液，然后加入1797型聚乙烯醇，形成水凝膠作為電解液。制作的電池解決了當前電池所面臨的安全性差的問題，在遭受彎折，切割等傷害之后，所制備水凝膠柔性鋅離子電池依然能保持較高的穩定性，改材料應用于鋅離子電池有著循環性能好，安全等優點。

技術領域

本發明屬于電池材料領域，屬于自修復柔性可充電電池正極材料技術領域，具體涉及一種基于聚乙烯醇的自修復水凝膠及二硫化釩/碳布復合材料制備的柔性自修復鋅離子電池。

背景技術

由于當前商業化鋰離子電池材料鈷酸鋰價格昂貴，受市場因素影響導致其價格波動巨大。并且在受到撞擊，壓折等外力破壞時，有機溶劑電解液將會造成電池的燃燒，鼓氣，爆炸等，從而帶來極大的安全隱患。

水系鋅離子電池以水作為電解液，將使電池安全性得到提高，其中鋅離子穿過隔膜和電解液，在正極通過在材料中的嵌入和脫嵌產生電流，并且得益于鋅元素遠遠高于鋰元素的含量，將會進一步降低電池成本；而水凝膠作為一種高分子材料，具有良好的拉伸性以及自修復能力，將其作為電解液應用于水系鋅離子電池，將使得電池同時具有自修復及彎折性能，這將進一步提高電池的安全性及使用壽命。但是鋅離子電池的電壓低，鋅離子水合半徑較大，并且在充放電過程中形成氧化物和氫氧化物，使得電池的性能急劇下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自修復水凝膠及其制備方法，使用價格低廉的聚乙烯醇制備自修復水凝膠，具有良好的拉伸性，以及自修復能力。

本發明還有一個目的在于提供一種柔性自修復可充電電池，利用價格低廉的原料一步法制備釩基材料，采用本發明制備的自修復水凝膠作為電解液，得到一種柔性自修復水系鋅離子電池，解決有機電解液電池安全性差等技術難題，提供了一種新穎、產率高、成本低的電池。

本發明具體技術方案如下：

一種自修復水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

將鋅鹽和錳鹽溶于水中，攪拌溶解后形成電解液，再加入聚乙烯醇，攪拌，得到粘稠狀液體，冷卻，得到自修復水凝膠。

進一步的，所述鋅鹽為二水乙酸鋅；所述錳鹽為四水乙酸錳。

所述鋅鹽在電解液中的濃度為0.5mol?L^-1-3.0mol?L^-1，優選為1.0mol?L^-1；所述錳鹽在水中的濃度為0.1-0.3mol?L^-1，優選為0.2mol?L^-1；

所述聚乙烯醇選自1797型聚乙烯醇。

進一步的，電解液和聚乙烯醇的用量比為25：4.0～8.0mL/g。即每25ml電解液加入4.0～8.0g聚乙烯醇。優選為，電解液和聚乙烯醇的用量比為25：6mL/g。

所述攪拌，攪拌溫度是70～90℃，優選為85℃；攪拌時間0.5-3h，優選為1h。

本發明提供的一種自修復水凝膠，采用上述方法制備得到。

本發明提供的一種柔性自修復可充電電池，基于上述方法制備的自修復水凝膠制備得到。

所述柔性自修復可充電電池包括：鋅離子電池正極材料、鋅/碳布和自修復水凝膠。

所述鋅離子電池正極材料，其活性物質為二硫化釩/碳布復合材料，所述二硫化釩/碳布復合材料的制備方法為：

將釩鹽和硫源溶于水中，加入氨水，攪拌后加入干凈的碳布進行水熱反應，反應結束后經洗滌、干燥得到二硫化釩/碳布復合材料。