[发明专利]正极、包含该正极的水系储能装置以及正极制备方法

权利要求书

1.一种正极，其特征在于，所述正极包括：

正极集流体；

形成于所述正极集流体上的正极活性材料层，该正极活性材料层包含能够可逆脱出-嵌入第一金属离子的正极活性物质；以及形成于所述正极活性材料层上的石墨烯层或石墨烯衍生物层。

2.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述第一金属离子选自锂离子、钠离子、镁离子和锌离子。

3.根据权利要求1或2所述的正极，其特征在于，所述正极活性物质包含选自LiMn₂O₄、LiFePO₄和LiCoO₂中一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述石墨烯层或石墨烯衍生物层的厚度是0.335nm-8000nm。

5.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述石墨烯层或石墨烯衍生物层具有1～50个石墨烯单分子层或石墨烯衍生物单分子层。

6.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述石墨烯层或石墨烯衍生物层具有5～10个石墨烯单分子层或石墨烯衍生物单分子层。

7.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述石墨烯衍生物是石墨烯氧化物或还原的石墨烯氧化物。

8.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，在所述正极集流体的一个面上形成一层正极活性材料层和一层所述石墨烯层或石墨烯衍生物层，或者在所述正极集流体的两个面上各形成一层正极活性材料层和一层所述石墨烯层或石墨烯衍生物层。

9.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述石墨烯层或石墨烯衍生物层包含至少覆盖了所述正极活性材料层的50％面积的连续的层。

10.一种水系储能装置，其特征在于，所述水系储能装置包括：权利要求1～9中任一项所述的正极；负极；以及电解液。

11.根据权利要求10所述的水系储能装置，其特征在于，所述电解液包括第一金属离子和第二金属离子，充放电过程中，所述第一金属离子能够在所述正极可逆脱出-嵌入，所述第二金属离子在所述负极能够还原沉积为第二金属且第二金属能可逆氧化溶解为第二金属离子。

12.根据权利要求11所述的水系储能装置，其特征在于，所述第二金属离子包括锌离子、铁离子、铬离子、锰离子、锡离子、铝离子、铜离子和镍离子中的一种。

13.根据权利要求10所述的水系储能装置，其特征在于，所述负极包括多孔活性碳、中孔碳、碳纳米管、赝电容性金属氧化物材料或其复合物中的至少一种。

14.根据权利要求10所述的水系储能装置，其特征在于，所述电解液的pH值范围为2-8。

15.一种正极的制备方法，所述正极包括正极集流体；形成于所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包含能够可逆脱出-嵌入金属离子的正极活性物质；以及形成于所述正极活性材料层上的石墨烯层或石墨烯衍生物层；所述制备方法包括如下步骤：

将石墨烯或石墨烯衍生物分散于有机溶剂中，形成石墨烯或石墨烯衍生物分散液；

将所述石墨烯或石墨烯衍生物分散液滴加于LB膜槽中的超纯水表面，使所述石墨烯或石墨烯衍生物分散液铺展于所述超纯水表面；

用滑障将铺展于所述超纯水表面的石墨烯或石墨烯衍生物压缩至预设的成膜模压，形成石墨烯或石墨烯衍生物薄膜；

提供含有正极活性材料层的正极集流体；

将所述石墨烯或石墨烯衍生物薄膜转移到所述正极活性材料层上。

16.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于：所述预设的成膜模压为12-13N/m。