[發明專利]一種水系鋅離子電池及正極的制備方法

有效

• 申請號: 202110030854.4
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112614985B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 黃鵬;巫海洋;賴超
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/36
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 毛雨田

一種水系鋅離子電池及正極制備方法，涉及鋅離子電池的技術領域。所述鋅離子電池由正極、負極、介于正負極之間的隔膜和電解液組成，所述正極由多金屬釩酸鹽復合材料、導電劑、粘結劑組成。將多金屬釩酸鹽復合材料、導電碳、粘結劑，按照一定質量比配制成混合漿料，攪拌后制備成水系鋅離子電池電極漿料；再將水系鋅離子電池電極漿料涂覆在集流體上，干燥后得到水系鋅離子電池的正極極片。本發明的金屬釩酸鹽復合正極材料在電化學測試過程中表現出優良的穩定性和較高的可逆容量，在水系鋅離子電池領域中有著較大的應用潛力。

技術領域

本發明涉及水系鋅離子電池技術領域，具體涉及基于多金屬釩酸鹽的鋅離子電池正極材料的制備方法。

背景技術

目前，能源危機和環境污染是人類面臨的兩大挑戰。隨著對環保要求的不斷增高，人們渴望生產出高能量密度且成本低的大規模儲能設備，這種需求刺激了各種能量儲存系統的快速發展。作為最有前途的能源存儲技術之一,鋅離子可充電電池近來備受關注。首先，鋅離子電池具有很高的理論容量(820 mAh g^–1)，這為替代鋰離子電池提供了理論基礎。一方面，作為鋅離子電池陽極材料的金屬鋅有著很大的自然豐度，這意味著較低的成本。另外，金屬鋅的冶煉儲存難度也遠遠低于鋰，這也有益于進一步降低成本。另一方面，鋅離子電池采用溫和的水系電解液，相比于鋰離子電池采用的有機系電解液，水系電解液更加安全環保，不會發生著火爆炸等安全事故。由于水系電解液安全的特性，鋅離子電池對環境幾乎沒有負擔，即使隨意棄置也不會造成環境污染。

但是，目前為止鋅離子電池的開發仍然處于初步階段。這是因為缺少合適的正極材料。目前，鋅離子電池的正極材料主要有釩基材料、錳基材料和普魯士藍類材料。這些材料合成工藝復雜，成本高昂，因此極大地限制了鋅離子電池的發展。在這樣的背景下，尋找一種具有高容量，高能量密度且制備簡單成本低廉的鋅離子電池正極材料是迫在眉睫的。

發明內容

針對背景技術中所指出的問題及現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種基于多金屬釩酸鹽的復合正極材料的構建方法，有助于構建高性能水系鋅離子電池體系。

本發明的技術方案是：

一種水系鋅離子電池，所述鋅離子電池由正極、負極、介于正負極之間的隔膜和電解液組成，所述正極由多金屬釩酸鹽復合材料、導電劑、粘結劑組成。

優選的是，本發明的負極材料為鋅片、鋅粉、電鍍鋅、泡沫鋅或鋅單質材料中的一種。

優選的是，本發明的膈膜選自無紡布、玻璃纖維、聚酰胺、聚對苯二甲酸酯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯中的一種或多種。

優選的是，本發明的電解液包括可溶性鋅鹽。

優選的是，本發明的可溶性鋅鹽為硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、乙酸鋅、氟化鋅、六氟酸鋅、三氟甲磺酸鋅中至少一種。

基于本發明的水系鋅離子電池的正極制備方法，將多金屬釩酸鹽復合材料、導電碳、粘結劑，按照一定質量比配制成混合漿料，攪拌后制備成水系鋅離子電池電極漿料；再將水系鋅離子電池電極漿料涂覆在集流體上，干燥后得到水系鋅離子電池的正極極片。

優選的是，本發明的集流體是不銹鋼箔，不銹鋼網，碳布，鈦箔中的一種或幾種。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1、本發明的多金屬釩酸鹽復合材料制備過程簡單，成本低廉、對設備要求低，反應條件溫和。

2、本發明的多金屬釩酸鹽復合材料應用于水系鋅離子電池正極材料中表現出優異的電化學性能。

附圖說明

圖1是實施例1制得的多金屬釩酸鹽(V₁₉)作為水系鋅離子電池正極材料的周期-容量圖。