[发明专利]一种具有柔性的水系锌离子电池、正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有柔性的水系锌离子电池、正极材料及其制备方法，属于水系锌离子电容电池领域。本发明针对锌离子电池负极的匮乏以及金属锌片作为阳极无法达到长循环等不足的问题。本发明的方法：将3,4,9,10‑苝四甲酸二酐与乙二胺溶于N‑甲基吡咯烷酮中，冷凝回流反应至少6h，冷却至室温后洗涤，抽滤，真空干燥，得到粉末；将获得的粉末与乙二胺和氧化石墨烯混匀，水热反应，洗涤后冷冻干燥，得到所述正极材料。本发明正极材料所组装的水系锌离子电池具有非常好的柔性，可以实现可穿戴的效果。

技术领域

本发明属于水系锌离子电容电池领域，具体地说，涉及一种作为具有柔性的水系锌离子电池正极材料的制备方法，及一种具有柔性的水系锌离子电池。

背景技术

由于环境问题日益严峻，绿色能源的发展成为了亟待解决的研究，我们首要做的就是摒弃传统存在的对我们生态环境平衡的威胁。众所周知大部分锂离子电池存在着有毒、易燃易爆的有机电解液等问题制约着我们的生态平衡，为我们的生活带来了诸多困扰。与此建立绿色储能装置，以解决化石燃料的不断消耗和温室气体大量排放对人类的生活和环境带来的危害。我们在寻找能满足大规模储能体系的，高的循环稳定性、高的能量密度和低成本的电池材料的过程中，水系电池无疑是完全满足我们的所有要求。水系电池就是以储量丰富的水资源为溶剂，无机盐为电解质构成水系电池。

水系电解液虽然拥有较高的离子电导率，较快的电子传输，但是，水的分解电压为1.23V,电压区间较小，容易发生析氢和析氧副反应。因此，寻找既可以在水溶中有更定性高又可以避免副反应的电极材料是我们研究的重中之重。在锂，钠，镁锌等金属离子中，锌离子无论从离子半径的大小以及在空气中的稳定性等问题出发，锌离子都是在水系电池的发展史上不可或缺的重要元素。

水系锌离子电池在水系电池中的发展前景是非常可观的，但是金属锌作为负极材料在水系电池中，在长循环的过程中锌片十分容易枝晶，这一问题严重的影响了电池长循环性能。

由于有机电解液对身体的危害性以及对环境造成的污染等问题，我们急需找到可以替代传统电池的无毒无害环保可穿戴的电池。

发明内容

本发明针对锌离子电池负极的匮乏以及金属锌片作为阳极无法达到长循环等不足的问题，提供了一种作为具有柔性的水系锌离子电池正极材料的制备方法，及一种具有柔性的水系锌离子电池，以解决现阶段锌离子电池存在的问题。

为了实现上述技术问题，本发明采取了以下的技术方案：

本发明的目的在于提供一种作为具有柔性的水系锌离子电池正极材料的制备方法，所述制备方法是通过下述步骤实现的：

步骤一、将3,4,9,10-苝四甲酸二酐与乙二胺溶于N-甲基吡咯烷酮中，冷凝回流反应至少6h，冷却至室温后洗涤，抽滤，真空干燥，得到粉末；

步骤二、将步骤一获得粉末与乙二胺和氧化石墨烯混匀，水热反应，洗涤后冷冻干燥，得到所述正极材料。

进一步地限定，步骤一中将3,4,9,10-苝四甲酸二酐与乙二胺按照1:0.5的比例溶于N-甲基吡咯烷酮中。

进一步地限定，步骤一中在120℃～160℃下冷凝回流。

进一步地限定，步骤一中在60℃～160℃下真空干燥至少6h。

进一步地限定，步骤二中将步骤一获得粉末0.1-0.2g与乙二胺0.05-0.1g和1-3mmol/L氧化还原石墨烯混匀。

进一步地限定，步骤二中在90℃～180℃下水热反应至少14h。

进一步地限定，步骤二中冷冻干燥至少24h。

一种上述的任意制备方法制备的正极材料。

一种具有柔性的水系锌离子电池包括上述的任意制备方法制备的正极材料。