[发明专利]一种锌有机电池及应用

权利要求书

1.一种锌有机电池，其特征在于，具有一个容器，容器内包含正极活性物质、正极集流体、有机溶剂、锌负极和水性电解液，其中，

所述有机溶剂与水性电解液不混溶，两者密度不同，能在重力作用下分层；

所述的正极活性物质具备氧化还原活性，具有氧化态和还原态两种形态，两种形态之间能通过电化学反应发生逆转化，氧化态和还原态两种形态的摩尔比不同对应不同的电池荷电状态，氧化态含量高时，电池处于高荷电状态，还原态含量高时，对应低荷电状态；

所述正极集流体用于收集正极处的电流；

所述正极活性物质氧化态在所述有机溶剂中的溶解度大于在所述水性电解液中的溶解度；

或者，所述正极活性物质本身为液态，且难溶于水性电解液，其自身兼作有机溶剂，能与水性电解液分层；

所述锌负极中执行负极功能为材料锌，锌负极浸润在水性电解液中，且与有机溶剂不接触；

所述水性电解液为含有锌盐的水溶液；

并且，所述正极活性物质选自以下四种中的一种：

第一种，卤素，氧化态为卤素单质或三个卤素原子形成的阴离子，还原态为其离子，包括Br₂/Br^-，I₂/I^-，Br₃^-/Br^-，I₃^-/I^-；

第二种，烷基二茂铁，氧化态为铁为+3价的烷基二茂铁离子，还原态为铁为+2价的烷基二茂铁；

第三种，正极活性物质还原态为2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物TEMPO，分子式为C₉H₁₈NO，氧化态为TEMPO⁺；

第四种，正极活性物质氧化态为四氯对苯醌C₆Cl₄O₂，还原态为对应的四氯对苯二酚C₆(OH)₂Cl₄。

2.如权利要求1所述的一种锌有机电池，其特征在于，其还包括有机离子化合物，所述有机离子化合物用于平衡正极活性物质在充放电过程中的电荷状态，保证整体的电中性，其选自以下三种中的一种：

第一种，双三氟甲磺酰亚胺锂LiTFSI，分子式为：(CF₃SO₂)₂NLi，

第二种，琥珀酸二异辛酯磺酸钠AOT，分子式为：(COOC₈H₁₇)CH₂CH(COOC₈H₁₇)SO₃Na，

第三种，双三氟甲基磺酰亚胺四丁基铵TBATFSI，分子式为：(CF₃SO₂)₂N₂C₁₆H₃₆。

3.如权利要求1所述的一种锌有机电池，其特征在于，具有两个以上相互之间不直接导通的正极集流体。

4.如权利要求1所述的一种锌有机电池，其特征在于，所述有机溶剂选自醚类溶剂、脂肪酸类和酯类溶剂，其中，

醚类溶剂包括四氢呋喃，1,4-二氧六环，四乙二醇二甲醚；

脂肪酸类包括己酸；

酯类溶剂包括乙酸丁酯。

5.如权利要求1所述的一种锌有机电池，其特征在于，正极集流体由多孔的导电材料构成，多孔的导电材料包括石墨毡，正极集流体位于正极活性物质与水性电解液的界面处，正极集流体能够旋转。

6.如权利要求1所述的一种锌有机电池，其特征在于，所述有机溶剂溶解正极活性物质后所形成的溶液的密度小于水性电解液，有机溶剂和正极活性物质在上层，水性电解液在下层，锌负极在最下层，浸润在水性电解液中，与有机溶剂不接触。