[发明专利]锌离子电池活性复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种锌离子电池活性复合材料及其制备方法和应用。其制备方法为：(1)将对苯二甲酸系列酸或盐、锌盐和导电添加剂置于容器中混合，研磨0.5～2h，得混合物；(2)向步骤(1)所得混合物中加入去离子水，超声分散，然后离心，除去离心上清液，并分别用N‑甲基吡咯烷酮和去离子水交替洗涤沉淀物2～3次，过滤；(3)向步骤(2)所得物质中加入去离子水，超声分散后球磨4～5h，再喷雾干燥，得锌离子电池活性复合材料。本发明方法制备得到的锌离子电池活性复合材料结晶性能好，能在环境中自然降解，绿色环保；制备得到的电池无毒、环保，成本低。

技术领域

本发明属于材料合成领域，具体涉及一种锌离子电池活性复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

材料是人类生产活动和生活必须的物质基础，与人类文明和技术进步密切相关。随着社会的不断进步与发展，人类目前面临着资源枯竭和生存环境恶化的双重挑战。因此，各个国家正在努力推进与研发新材料，推进低碳生活理念，促进人类社会走向节能型、资源可循环利用的可持续发展模式。各国政府大力推广的清洁能源例如太阳能、风能等逐渐大规模应用于人类生活，混合动力汽车或者纯电动汽车也正在慢慢代替目前广泛使用的汽油驱动传统汽车。然而，这些可再生资源的大规模开发和利用均需要建设配套的电能储存装置来保证供电的连续性和稳定性。在目前众多储能体系中，电化学储能电池由于具有使用灵活性、高效性和无地域限制性，是最受关注的储能装置。

对于电化学储能装置，目前大量的研究聚焦在可充电的二次电池领域，已经大量商用化的包括镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池等。但这些电池体系也都存在一定的缺点，比如可能引起环境污染，比能量低，安全性差等问题。现在有大量的研究去着手解决这些问题，包括开发新型有机可降解电极材料，去克服污染问题；把锂离子替换为金属锂提升比能量；探索全固态电池提升电池安全性等等。而对于可充电的电池的研究，相对于其应用于一次电池来说，属于一个重新焕发光彩的研究体系，锌负极具有无毒、价格低廉、环境友好、高能量密度等优势，近些年来受到了越来越多的关注。

目前对于锌二次电池的研究主要集中在两方面，一个是电解液的研究，一个是电极材料的研究。目前电池的电解液多采用水性电解液，比如硫酸锌的水溶液，该体系廉价且环境友好，对于电极材料来说，目前应用于锌二次电池的正极材料并不多，主要体系包括锌-二氧化锰，锌-空气，以及新兴的锌-普鲁士蓝体系。因此开发新型电池电极材料体系，对于加速电池的商业化具有重要意义，同时也是十分必要的。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种锌离子电池活性复合材料及其制备方法和应用，提供一种可自然降解、环保无污染以及生产成本低，应用于电池制备的锌离子电池活性复合材料。

一种锌离子电池活性复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将对苯二甲酸系列酸或盐、锌盐和导电添加剂置于容器中混合，研磨0.5～2h，得混合物；其中，锌盐与对苯二甲酸系列酸或盐中的取代基摩尔比为1:2，两者生成物质量为混合物质量的50％～95％，其余为导电添加剂；

(2)向步骤(1)所得混合物中加入去离子水，超声分散，然后于9000～10000r/min下离心5～8min，除去上清液，并分别用40～50mL的N-甲基吡咯烷酮和去离子水交替洗涤沉淀物2～3次，过滤，得物质A和物质B混合的颗粒；其中，物质A为对苯二甲酸锌、苯甲酸锌、邻苯二甲酸锌或间苯二甲酸锌中的一种或几种；物质B为导电添加剂；

(3)向步骤(2)所得颗粒中加去离子水，超声分散后于400～450r/min的条件下球磨4～5h，再喷雾干燥，得锌离子电池活性复合材料。

进一步地，步骤(1)中对苯二甲酸系列酸为苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸中的一种或几种；对苯二甲酸系列盐为锂盐、钠盐、钾盐或钙盐。

进一步地，步骤(1)中对苯二甲酸系列酸为对苯二甲酸。