[发明专利]一种基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于：所述的正极通过以下方法得到：将羰基化合物，导电碳材料以及粘结剂以一定比例混合，在分散剂中混合均匀；将得到的浆液均匀的涂抹在集流体上，在一定温度下烘干，得到正极电极片；

所述的负极为金属锌或者锌合金；

所述的电解液为含有锌离子的水溶液；

所述的隔膜为Nafion阳离子交换膜；

其中导电碳材料在电极片中所占的比例为10 wt%到60 wt%，粘结剂所占比例为质量分数5 wt%到20 wt%，其余均为羰基化合物正极材料；

所述的羰基化合物包括醌类化合物或酰胺类化合物或酸酐类化合物。

2.根据权利要求1所述的基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池，其特征在于：所述的含有锌离子的水溶液包括固体锌盐电解质和水溶液。

3.根据权利要求2所述的基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池，其特征在于所述的锌盐电解质包括ZnSO₄、Zn(NO₃)₂、ZnCl₂、Zn(CH₃COO)₂、Zn(BH₄)₂、Zn(CF₃SO₃)₂、Zn[N(CF₃SO₂)₂]₂的一种或两种以上任意比例的混合物。

4.根据权利要求3所述的基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池，其特征在于：所述的固体锌盐电解质在水溶液中的浓度为0.1-5.0 mol/L。

5.一种权利要求1所述基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池的制备方法，包括羰基化合物正极电极片的制备、Nafion膜处理、电池的组装，其中：

羰基化合物正极电极片的制备步骤如下：

1）将羰基化合物，导电碳材料以及粘结剂以一定比例混合，在分散剂中混合均匀；

2）将得到的浆液均匀的涂抹在集流体上，在一定温度下烘干，得到正极电极片；

所述的Nafion膜的处理步骤如下：

1）将Nafion膜依次用3wt%~5wt%过氧化氢、超纯水、0.5-1.5 M硫酸、超纯水各处理0.5~1小时；

2）将处理好的Nafion膜放置于电解液中，浸泡1天以上，备用；

所述的导电碳材料在电极片中所占的比例为10 wt%到60 wt%，粘结剂所占比例为质量分数5 wt%到20 wt%，其余均为羰基化合物正极材料；

所述的羰基化合物包括醌类化合物或酰胺类化合物或酸酐类化合物。

6.根据权利要求5所述的基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池的制备方法，其特征在于：所述的导电碳材料为乙炔黑、Super P、VulcanXC-72、KS6、石墨烯、碳纳米管中的至少一种；所述的粘结剂包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、羧甲基纤维素钠（CMC）、丁苯橡胶（SBR）一种或者两种以一定比例混合而成；所述分散剂包括N-甲基吡咯烷酮（NMP）或水或酒精，所述集流体包括钛箔或不锈钢箔或碳材料制成的集流体；所述烘干温度为60到120 ^○C。

7.根据权利要求5所述的基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池的制备方法，其特征在于：电池为扣式电池或软包装电池。

8.根据权利要求7所述的基于羰基化合物正极材料的水系锌离子电池的制备方法，其特征在于：扣式电池的组装方法如下：

1）首先放置好负极壳，将金属锌片放置于负极壳的正中间；

2）加上Nafion膜当隔膜；

3）将涂好的电极片放置到隔膜上，在上面加上垫片和弹片，之后在上面加上正极壳，用电池封装机进行密封。