[發(fā)明專利]多功能聚合物及其制備方法、柔性鋅離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210852553.4
• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN114927699B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟鴻;牟震;唐波炯;李煒;劉浩;李鴻陽;張非
• 申請（專利權(quán)）人: 北京高德品創(chuàng)科技有限公司;北京大學(xué)深圳研究生院;聯(lián)想萬像（深圳）科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/66;H01M10/054
• 代理公司: 北京中知法苑知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11226
• 代理人: 景艷偉

本發(fā)明提供一種多功能聚合物及其制備方法、柔性鋅離子電池，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。其中，多功能聚合物包括浸潤組分、電子導(dǎo)電組分以及離子導(dǎo)電組分；其中，所述浸潤組分為聚苯乙烯磺酸；所述電子導(dǎo)電組分為聚3,4?乙烯二氧噻吩；所述離子導(dǎo)電組分為磺酸鋅。本發(fā)明提供的多功能聚合物包括三個組分，由于浸潤組分含有親水性基團(tuán)，離子導(dǎo)電組分含有的鋅離子，電子導(dǎo)電組分具有良好的電子導(dǎo)電性，將其應(yīng)用于電池中時(shí)，在集流體上形成三功能的包覆層，可提升集流體的鋅離子導(dǎo)電性、電子導(dǎo)電以及親水性，有助于電極構(gòu)建出離子和電子的雙導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)，且使用多功能聚合物表面改性后的集流體組裝的柔性電池阻抗明顯降低，電池充放電循環(huán)性能提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能聚合物及其制備方法、以及一種柔性鋅離子電池。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)生活水平的提高，可穿戴電子產(chǎn)品逐漸涌現(xiàn)出來并進(jìn)入大眾的生活，而可穿戴電子產(chǎn)品的進(jìn)一步普及依賴于柔性儲能電池的開發(fā)，因?yàn)槟壳八Ｓ玫膬δ茈姵鼐鶠閯傂裕@就使得可穿戴電子產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)全柔性的功能，為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，柔性水系鋅離子電池因低成本、全柔性和環(huán)境友好被認(rèn)為是最有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的柔性儲能器件的候選體系之一。柔性水系鋅離子電池一般包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液。

在柔性水系鋅離子電池中，碳布因具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和多孔結(jié)構(gòu)，常作為水系柔性電池的集流體，承擔(dān)導(dǎo)電和容納正極材料的任務(wù)。目前商業(yè)化碳布分為親水型和疏水型，親水型碳布采用聚四氟乙烯（PTFE）進(jìn)行處理，然而處理后的碳布表面仍舊不具有良好的親水性，導(dǎo)致水系電解液浸潤性較差，電池整體阻抗過大，使得電池容量降低。此外，還有采用等離子體處理的方法來進(jìn)行碳布的表面親水性改善，然而此方法需要等離子體表面處理儀，以造成成本較高且耗時(shí)較長，一般處理時(shí)間超過1小時(shí)，除此以外，等離子體處理后的基底材料經(jīng)過短時(shí)間（15-30分鐘）靜置后會喪失親水性，難以在工業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用。

因此，技術(shù)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于柔性鋅離子電池的多功能聚合物及其制備方法，以及一種柔性鋅離子電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種多功能聚合物及其制備方法，以及一種柔性鋅離子電池。

本發(fā)明的一方面，提供一種多功能聚合物，包括：浸潤組分、電子導(dǎo)電組分以及離子導(dǎo)電組分；其中，

所述浸潤組分為聚苯乙烯磺酸；

所述電子導(dǎo)電組分為聚3,4-乙烯二氧噻吩；

所述離子導(dǎo)電組分為磺酸鋅。

可選的，所述多功能聚合物為ZnSO₃-PEDOT:PSS。

可選的，所述浸潤組分、所述電子導(dǎo)電組分、所述離子導(dǎo)電組分之間的比例范圍為(1～3):1:1。

本發(fā)明的另一方面，提供一種制備前文記載的所述多功能聚合物的方法，所述方法包括下述步驟：

形成磺酸鋅改性的聚3,4-乙烯二氧噻吩；

在聚苯乙烯磺酸溶液中加入所述磺酸鋅改性的聚3,4-乙烯二氧噻吩，加入引發(fā)劑反應(yīng)，以形成所述多功能聚合物。

可選的，所述形成磺酸鋅改性的聚3,4-乙烯二氧噻吩，包括：

在冰浴條件下，將氯化鋅溶液加入含羥基乙烯二氧噻吩單體的溶液中，在所述溶液中加入烷磺酸內(nèi)酯的四氫呋喃溶液，攪拌以得到磺酸鋅改性的3,4-乙烯二氧噻吩單體；

將所述磺酸鋅改性的3,4-乙烯二氧噻吩單體在氬氣環(huán)境下溶解于氯仿中，攪拌第一預(yù)設(shè)時(shí)間，加入氯化鐵攪拌第二預(yù)設(shè)時(shí)間，經(jīng)洗滌、離心后得到磺酸鋅改性的聚3,4-乙烯二氧噻吩。