[發(fā)明專(zhuān)利]一種水系鋅離子軟包電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110104477.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112864388B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李思睿;李政文;王瀚民;黎少偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州倬粵電能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/62;H01M4/42;H01M4/02;H01M10/36;H01M10/38
• 代理公司: 上海微策知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31333
• 代理人: 張靜

本發(fā)明涉及水系鋅離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種水系鋅離子軟包電池及其制備方法，包括電池正極，電池負(fù)極，隔膜，電解液和軟包電池殼；所述電池負(fù)極為粉末多孔鋅電極。本發(fā)明制備得到水系鋅離子軟包電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)比容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)；(2)電池耐溫寬，高溫穩(wěn)定性強(qiáng)；(3)采用軟包包裝，形狀可控性、安全性提升，實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水系鋅離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種水系鋅離子軟包電池及其制備方法。

背景技術(shù)

由于傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)帶來(lái)的環(huán)境污染和能源危機(jī)，人們對(duì)高能量密度、低成本的環(huán)保型電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備需求不斷增加，這促進(jìn)了各種儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速發(fā)展。鋰離子電池因其高效能、高電壓、長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于商業(yè)儲(chǔ)能裝置。但由于成本高、安全問(wèn)題多，嚴(yán)重阻礙了鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用。作為新興的、極具發(fā)展前景的可替代儲(chǔ)能技術(shù)，鋅離子可充電電池因其豐富的自然資源、內(nèi)在的安全性和成本效益而倍受關(guān)注。

相比于使用易燃、有毒的有機(jī)電解質(zhì)的鋰離子電池，基于水系電解液的水系鋅離子電池(ZIBs)是一種低成本、環(huán)保、安全的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，并且其在將來(lái)可能會(huì)被應(yīng)用于電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)和可穿戴設(shè)備。近年來(lái)對(duì)水系ZIBs的正極、鋅負(fù)極和電解液的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但水系ZIBs在正極和負(fù)極方面仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。正極溶解、靜電相互作用產(chǎn)生的不良影響、鋅枝晶、腐蝕、鈍化和副產(chǎn)物等問(wèn)題都可能會(huì)導(dǎo)致水系ZIBs容量衰減、庫(kù)侖效率低和短路等，這嚴(yán)重制約了水系ZIBs的發(fā)展和商業(yè)化。

鋅離子電池的性能在很大程度上取決于電極材料。中國(guó)專(zhuān)利CN102013526A中，正極采用了摻雜金屬元素的二氧化錳材料；專(zhuān)利CN102097662A中，二氧化錳正極材料中添加了一定量的TiO2或鈦酸鹽；專(zhuān)利CN102324579A中，鋅負(fù)極中添加了多孔碳材料，在充放電過(guò)程中鋅離子優(yōu)先沉積在多孔碳內(nèi)部的孔里而非鋅粉顆粒或鋅片的表面，從而抑制鋅枝晶和堿性硫酸鋅沉淀的形成，改進(jìn)鋅離子電池的循環(huán)性能。以上專(zhuān)利都未從根本上解決其容量低的問(wèn)題。基于此，制備一種具有高質(zhì)量比容量、實(shí)用性強(qiáng)的水系鋅離子軟包電池成為本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過(guò)提供一種水系鋅離子軟包電池，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋅離子電池的負(fù)極容易出現(xiàn)枝晶和腐蝕的缺陷，制得的水系鋅離子軟包電池的比容量和循環(huán)次數(shù)提升，且耐溫性、形狀可控性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。

本發(fā)明第一方面提供了一種水系鋅離子軟包電池一種水系鋅離子軟包電池，包括電池正極，電池負(fù)極，隔膜，電解液和軟包電池殼；所述電池負(fù)極為粉末多孔鋅電極。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述粉末多孔鋅電極的原料包括，按照重量比計(jì)，85-96％改性鋅粉，2-6％導(dǎo)電劑，1-7％粘合劑。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述改性鋅粉為量子點(diǎn)材料包覆鋅粉。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述量子點(diǎn)為石墨烯量子點(diǎn)，鉬量子點(diǎn)，硼量子點(diǎn)中的至少一種。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電劑包括乙炔黑，碳納米管，活性炭中的至少一種。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述粘合劑包括丙烯腈多元共聚物，高分子醇類(lèi)聚合物，聚四氟乙烯，橡膠類(lèi)聚合物中的至少一種。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電池正極為二氧化錳，五氧化二釩，金屬鐵氰化物中的至少一種。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電解液為硫酸鹽水溶液。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述硫酸鹽為硫酸鋅和/或硫酸鋰。

本發(fā)明第二方面提供了一種水系鋅離子軟包電池的制備方法，具體制備步驟包括：

S1.將改性鋅粉與導(dǎo)電劑，粘合劑混合，高速攪拌，球磨，捏合，得到混合料；再均勻涂覆于鍍鎳銅網(wǎng)上并壓制，得到電池負(fù)極；