[发明专利]一种钾离子电池正极材料及其制备方法、钾碘电池

说明书

本发明涉及一种钾离子电池正极材料及其制备方法、钾碘电池，正极材料包括多孔碳载体以及负载在多孔碳载体上的碘单质，多孔碳载体的内部设有微孔及介孔，碘单质吸附填充于多孔碳载体的介孔及微孔内；制备时，先采用碱刻蚀造孔法制备多孔碳载体，再采用浸渍法将碘单质负载在多孔碳载体上；钾碘电池包括正极、负极及电解液，正极的材料为钾离子电池正极材料，负极的材料为钾。与现有技术相比，本发明利用自支撑多孔碳载体作为基底，通过简单的溶液浸渍的方法实现活性组分碘单质的高质量负载，制备出负载有碘单质的钾离子电池正极材料，用于组装成高能量密度和优异循环稳定性的高容量钾碘电池，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于钾离子电池技术领域，涉及一种钾离子电池正极材料及其制备方法、钾碘电池。

背景技术

锂离子电池自上世纪90年代问世以来，凭借其所具有的能量密度高、循环性能好及荷电保持能力强的优点，已经被广泛用作移动电话、笔记本电脑等电子装置和环保电动汽车的电源，同时成为世界竞相研发的绿色二次电池。随着电动汽车等技术的发展，人们对新型高容量单元电池的要求越来越高。受限于锂金属资源的有限性(地壳中的丰度为0.0017wt.％)，钠离子和钾离子(钠和钾在地壳中的丰度分别为2.3wt.％、1.5wt.％)等新型电池体系的研究热度日益增长，得到了越来越多的关注。Li⁺/Li、Na⁺/Na和K⁺/K的标准电位分别为-3.040V、-2.714V和-2.936V，可以发现，钾的性质与锂更为相近；同时，与钠离子不同，锂离子和钾离子可以在石墨碳层间可逆穿插，以便实现金属离子在匹配正负极间的来回穿插(参考文献M.Pasta,C.D.Wessells,R.A.Huggins,Y.Cui.A high-rate and longcycle life aqueous electrolyte battery for grid-scale energy storage[J].Nat.Commun.,2012,3,1149；Z.Jian,W.Luo,X.Ji.Carbon electrodes for K-ionbatteries[J].J.Am.Chem.Soc.,2015,137,11566-11569；A.Eftekhari,Z.Jian,XJi.Potassium secondary batteries[J].ACS Appl.Mater.Interfaces,2017,9,4404-4419)。因此，钾离子电池与锂离子电池的组成及工作机制基本一致，且K⁺/K同样具有较低的电位。