[發明專利]一種高穩定鋅碘電池正極復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110261567.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113036144B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 馮金奎;田園;安永靈
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38;H01M4/02;H01M10/36
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

1.一種高穩定鋅碘電池正極復合材料，其特征在于：所述高穩定鋅碘電池正極復合材料包括共價有機框架化合物衍生的摻雜型多孔碳和活性碘；

所述共價有機框架化合物為硼酸酐和硼酸酯類、三嗪類、席夫堿類、聚酰亞胺類共價有機框架化合物中的一種或多種；

所述摻雜型多孔碳的摻雜元素為氮、磷、硼中的任意一種。

2.如權利要求1所述的高穩定鋅碘電池正極復合材料，其特征在于：所述摻雜型多孔碳中，摻雜元素的量為：0.05-2％。

3.如權利要求1所述的高穩定鋅碘電池正極復合材料，其特征在于：所述活性碘為碘單質、碘化鋅、聚碘陰離子、碘離子或其他經過電化學氧化/還原能夠產生碘單質的物質。

4.如權利要求1所述的高穩定鋅碘電池正極復合材料，其特征在于：所述活性碘在復合材料的質量占比為30-80％。

5.如權利要求1所述的高穩定鋅碘電池正極復合材料，其特征在于：所述活性碘在復合材料的質量占比為40～60％。

6.權利要求1-5任一項所述的高穩定鋅碘電池正極復合材料的制備方法，其特征在于：具體包括：

(1)制備或獲取摻雜型共價有機框架化合物；

(2)將步驟(1)獲得的摻雜型共價有機框架化合物進行熱處理，然后冷卻降溫，得到摻雜型多孔碳；

(3)將活性碘與摻雜型多孔碳混合均勻，然后進行熱處理，冷卻降溫后即得高穩定鋅碘電池復合正極復合材料。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述共價有機框架化合物為硼酸酐和硼酸酯類、三嗪類、席夫堿類、聚酰亞胺類共價有機框架化合物中的一種或多種；

所述步驟(2)中，將摻雜型共價有機框架化合物置于惰性氣體中進行熱處理。

8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，熱處理溫度根據每種共價有機框架化合物的熱重曲線確定；熱處理時間為6～24小時；升溫速率為1～10℃/min。

9.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，進行熱處理的時間為12小時。

10.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，熱處理升溫速率為2℃/min。

11.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，將活性碘用研缽研碎之后與摻雜型多孔碳在研缽中研磨均勻，隨后置于惰性氣體中進行熱處理；

所述步驟(3)中，熱處理溫度為70～90℃，升溫速率1～5℃/min；保溫時間2～6小時。

12.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，熱處理時，升溫速率為1℃/min。

13.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，熱處理時，保溫時間問6小時。

14.一種鋅碘電池正極，其特征在于：所述正極是將權利要求1-5任一項所述的高穩定鋅碘電池正極復合材料與導電劑和粘結劑以固定比例混合均勻，并涂覆于集流體上，干燥而得；

或，將上述高穩定鋅碘電池正極復合材料與MXene膠體溶液以1:1比例混合均勻，抽濾，烘干得MXene@鋅碘電池正極復合材料的自支撐復合正極。

15.如權利要求14所述的一種鋅碘電池正極，其特征在于：所述的粘結劑為聚四氟乙烯、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯中的一種或幾種。

16.如權利要求14所述的一種鋅碘電池正極，其特征在于：所述導電劑為MXene、碳納米管、石墨烯、炭黑中的一種或多種。