[发明专利]一种基于有机体系电解液的锌/聚苯胺二次电池

说明书

一种基于有机体系电解液的锌/聚苯胺二次电池。本发明公开了一种可充电锌/聚苯胺电池，本发明所用电解液为有机体系电解液，可以避免水系电解液负极析氢的问题。所涉及的电解液主要是利用氯化锌和尿素在80℃下可以形成低熔点的共融体，并加入一定量的氯化钠降低体系熔点，引入有机溶剂降低电解液粘度同时增大电导率。且电解液原料价格低廉，制备工艺简单，有望替代容易析氢的水系电解液，实现广泛应用。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域,具体涉及一种基于有机溶液电解液的可充电锌/聚苯胺电池。

背景技术

伴随着世界经济地迅速发展，各国对能源的要求日益增高。发展新能源，开发对环境友好的新能源材料，是各国政府积极提倡的工作。而开发可充放电的二次电池是发展新能源技术的新宠。锂离子电池在人们日常生活中扮演着重要的角色，已经广泛应用于各种便携式设备，但是锂离子电池生产成本较高，且存在一定的安全隐患。因此，研究人员积极寻求更安全可靠的二次电池。锌离子电池安全性高，且成本低廉，有望替代锂离子电池实现大规模应用。

聚苯胺（PANi）以其高导电性、优良的氧化还原可逆性、环境友好、生产成本低等优点而备受关注。因此，PANi被广泛应用于许多领域，如超级电容器、传感器等。锌/聚苯胺电池是研究较多的一个方向，然而大部分研究是对聚苯胺作为正极材料性能的优化。

目前，锌/聚苯胺电池的电解液多数是基于水系电解液，这种电解液的电解质主要是可溶的锌盐和铵盐，并引入一定量的氢离子，以提高聚苯胺的活性，然而水系电解液会造成氢离子在阳极发生析氢反应而产生氢气，这是造成锌离子电池无法得到广泛应用的一个重要原因。

为了能实现锌/聚苯胺电池的广泛应用。我们开发了有机体系电解液，并且成功避免了析氢反应的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机体系电解液可充电锌/聚苯胺电池。

二次电池是主要由正极，负极，隔膜和电解液构成，其特征在于：所述负极材料主要以锌元素为主，所述正极材料为具有电化学活性的聚苯胺，所述电解液为氯化锌和尿素形成的低熔点共融体，并添加一定量的有机溶剂，所述隔膜为有较强吸水作用且多孔道结构的玻璃纤维纸。在充放电过程中正极聚苯胺发生阴离子的掺杂与脱掺杂作用，负极锌发生溶解和电沉积，从而实现电能和化学能的转化。

所述正极活性材料聚苯胺可以是掺杂盐酸或高氯酸的聚苯胺；导电剂可以是超导炭黑，乙炔黑，石墨粉，碳纳米管中的一种；集流体是不锈钢网，粘结剂是聚四氟乙烯（PTFE）；其中导电剂的添加量为活性物质质量的10%，粘结剂的添加量为活性物质质量的5%~8%。

所述负极活性材料可以为打磨光亮的锌板或锌合金。

所述负极活性物质还可以是锌粉，可以使用不锈钢箔或锌板作为集流体；锌粉，导电剂，和粘结剂，按照 8:1:1的质量比进行研磨和膏 ，均匀涂覆在集流体上；其中导电剂可以是活性炭，乙炔黑，超导炭黑，碳纳米管；粘结剂可以是丁苯橡胶（SBR）或聚偏四氟乙烯（PVDF）。

本发明锌/聚苯胺电池采用的电解液为有机体系电解液，主要是利用氯化锌和尿素共热形成共融体，并加入氯化钠降低熔点，并加入添加剂降低体系的粘度，如：碳酸丙烯酯（PC），乙腈（AC），碳酸二甲酯。

附图说明

图1为实施例1制备的电解液的电导率随乙腈和碳酸丙烯酯加入量的变化曲线。

图2为实施例4用碳酸丙烯酯作为添加剂的电解液组装的电池的循环伏安测试。

图3为实施例4用乙腈作为添加剂的电解液组装的电池的循环伏安测试。

图4为实施例4用乙腈作为添加剂的电解液组装的电池在50mA/g电流密度下充放电测试。