[發明專利]一種衍生多孔碳作為鋅碘電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111481052.1
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114267828A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 劉雪敏;徐俊偉;葛林恒;劉偉良;喬從德;任慢慢;姚金水
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/66;H01M10/36;C01B32/05
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種ZPC/I₂復合材料工作電極，以ZPC/I₂復合材料為活性物質，將活性物質與導電劑、粘合劑在溶劑中研磨混合后，涂覆在集流體上面而得；所述工作電極在電流密度100 mAg ^-1下循環100次后容量保持在140-170 mAh g^-1，容量保持率為70-85%；所述ZPC/I₂復合材料，以沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）為前驅體制得多面體多孔碳（ZPC），ZPC具有豐富的多孔結構，并且ZPC中的N、Zn和ZnO可以提供豐富的活性位點，有利于吸附碘單質；因此在所制備的ZPC/I₂復合材料中，碘單質能夠均勻的分布在ZPC上。

2.ZPC/I₂復合材料中，碘單質的質量百分含量為28%；根據ZPC/I₂復合材料的SEM和TEM照片，可以觀察到保留的規則菱形十二面體結構；

所述導電劑為科琴黑；

所述集流體為不銹鋼箔；

所述粘合劑為聚偏氟乙烯；

所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮；

所述ZPC/I₂復合材料工作電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）制備ZIF-8晶體：首先將Zn(NO₃)₂?6H₂O和2-甲基咪唑分別溶于甲醇中，劇烈攪拌15分鐘，形成溶液；再將兩種溶液混合，在室溫下攪拌1小時后靜置12小時；將離心得到的白色晶體用甲醇洗滌數次，然后在60°C下干燥12小時；

（2）制備ZPC和脫鋅ZPC(ZPC_DZ)：將合成的ZIF-8產物，置于N₂氣氛中，煅燒溫度為700~900°C，升溫速率為5°C/min，煅燒3~6小時后，制備得到ZPC；然后用1MHCl水溶液和去離子水洗滌ZPC粉末以去除Zn和ZnO，得到ZPC_DZ。

3.（3）制備ZPC/I₂復合材料：將碘單質分散在有機溶劑中，再將ZPC加入溶液中，控制碘和ZPC的重量比為1:1~2；接下來，將產物在40°C烘箱中干燥揮發除去乙醇，然后在Ar氣氛中130°C下加熱；最后在空氣中100°C下加熱3小時除去過量的碘；為了比較，在制備方法一樣的情況下，用ZPC_DZ取代ZPC制備得到ZPC_DZ/I₂；

（4）所得的ZPC/I₂復合材料與科琴黑、聚偏氟乙烯通過滴加N-甲基吡咯烷酮混合研磨得到鋅碘電池正極漿料；所得的正極漿料涂在不銹鋼箔片上，進行烘干、裁片，最終得到鋅碘電池正極材料。

4.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，將合成的ZIF-8 產物，在N₂氣氛中700~900°C煅燒。

5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，在N₂氣氛下煅燒3~6小時，升溫速率為5°C/min。

6.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，復合材料中碘和ZPC的重量比為1:1~2。

7.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，有機溶劑為乙醇、甲醇、乙二醇中的一種或幾種。

8.一種權利要求1-5任一項所述的制備方法制備得到的鋅碘電池正極材料，其特征在于，所述工作電極用途，用于制造電池。