[发明专利]一种水系锌离子电池及正极的制备方法

说明书

一种水系锌离子电池及正极制备方法，涉及锌离子电池的技术领域。所述锌离子电池由正极、负极、介于正负极之间的隔膜和电解液组成，所述正极由多金属钒酸盐复合材料、导电剂、粘结剂组成。将多金属钒酸盐复合材料、导电碳、粘结剂，按照一定质量比配制成混合浆料，搅拌后制备成水系锌离子电池电极浆料；再将水系锌离子电池电极浆料涂覆在集流体上，干燥后得到水系锌离子电池的正极极片。本发明的金属钒酸盐复合正极材料在电化学测试过程中表现出优良的稳定性和较高的可逆容量，在水系锌离子电池领域中有着较大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及水系锌离子电池技术领域，具体涉及基于多金属钒酸盐的锌离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

目前，能源危机和环境污染是人类面临的两大挑战。随着对环保要求的不断增高，人们渴望生产出高能量密度且成本低的大规模储能设备，这种需求刺激了各种能量储存系统的快速发展。作为最有前途的能源存储技术之一,锌离子可充电电池近来备受关注。首先，锌离子电池具有很高的理论容量(820 mAh g^–1)，这为替代锂离子电池提供了理论基础。一方面，作为锌离子电池阳极材料的金属锌有着很大的自然丰度，这意味着较低的成本。另外，金属锌的冶炼储存难度也远远低于锂，这也有益于进一步降低成本。另一方面，锌离子电池采用温和的水系电解液，相比于锂离子电池采用的有机系电解液，水系电解液更加安全环保，不会发生着火爆炸等安全事故。由于水系电解液安全的特性，锌离子电池对环境几乎没有负担，即使随意弃置也不会造成环境污染。

但是，目前为止锌离子电池的开发仍然处于初步阶段。这是因为缺少合适的正极材料。目前，锌离子电池的正极材料主要有钒基材料、锰基材料和普鲁士蓝类材料。这些材料合成工艺复杂，成本高昂，因此极大地限制了锌离子电池的发展。在这样的背景下，寻找一种具有高容量，高能量密度且制备简单成本低廉的锌离子电池正极材料是迫在眉睫的。

发明内容

针对背景技术中所指出的问题及现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于多金属钒酸盐的复合正极材料的构建方法，有助于构建高性能水系锌离子电池体系。

本发明的技术方案是：

一种水系锌离子电池，所述锌离子电池由正极、负极、介于正负极之间的隔膜和电解液组成，所述正极由多金属钒酸盐复合材料、导电剂、粘结剂组成。

优选的是，本发明的负极材料为锌片、锌粉、电镀锌、泡沫锌或锌单质材料中的一种。

优选的是，本发明的膈膜选自无纺布、玻璃纤维、聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯中的一种或多种。

优选的是，本发明的电解液包括可溶性锌盐。

优选的是，本发明的可溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、氟化锌、六氟酸锌、三氟甲磺酸锌中至少一种。

基于本发明的水系锌离子电池的正极制备方法，将多金属钒酸盐复合材料、导电碳、粘结剂，按照一定质量比配制成混合浆料，搅拌后制备成水系锌离子电池电极浆料；再将水系锌离子电池电极浆料涂覆在集流体上，干燥后得到水系锌离子电池的正极极片。

优选的是，本发明的集流体是不锈钢箔，不锈钢网，碳布，钛箔中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的多金属钒酸盐复合材料制备过程简单，成本低廉、对设备要求低，反应条件温和。

2、本发明的多金属钒酸盐复合材料应用于水系锌离子电池正极材料中表现出优异的电化学性能。

附图说明

图1是实施例1制得的多金属钒酸盐(V₁₉)作为水系锌离子电池正极材料的周期-容量图。