[发明专利]一种锌离子电池正极的制备方法

说明书

本发明涉及一种锌离子电池正极的制备方法，其包括如下步骤：（1）配制二价锰盐溶液和铁氰化钾溶液；将摩尔比为2:1的二价锰盐溶液和铁氰化钾溶液混合，反应静置后，将沉淀产物分离、干燥，得到铁氰化锰；（2）将铁氰化锰按照质量比8:1:1与粘结剂、导电剂混合均匀，制成膏状混合料；混合料涂覆在集流体上，干燥后制备得到含铁氰化锰活性材料的电极片；（3）以得到的电极片为阴极，锌电极为阳极，硫酸锌和硫酸锰混合溶液为电解液，进行电解活化，制得有锌离子嵌入的铁氰化锰为活性物质的锌离子电池正极。本发明制备简单、比容量高、循环性能好，是一种理想的锌离子电池正极的制备方法。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种锌离子电池正极的制备方法。

背景技术

随着全球规模化储能需求的不断扩展，资源丰富、环境友好的锌离子电池技术成为目前研究的热点。而锌离子电池正极材料是目前限制电池性能的关键因素，寻找或开发出具有可逆脱嵌锌离子能力的高容量电极材料将有重大意义。

CN 101540417A公开了一种可充电的锌离子电池，它由正极、负极、介于两者之间的隔离膜以及含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质组成，其中，负极采用以锌元素为主的活性材料，正极活性材料为可吸藏和释放锌离子的锰的氧化物材料，所述电解质是以锌的可溶性盐为溶质、水为溶剂并具有离子导电性的液态或凝胶态材料，电解质的pH值介于3～7之间。由于二氧化锰本身导电性较差，并且随着反应发生二氧化锰发生不可逆的变化，导致了电池循环性能受到了限制，此外，电池开路电压较低仅为1.5V。

CN 107634220A公开了一种普鲁士蓝类储能材料的制备方法，具体为一种高产率的普鲁士蓝类钠离子电池电极材料的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：1、将二价过渡金属高氯酸盐和亚铁氰化钠分别溶于水中，得到二价过渡金属高氯酸盐溶液和亚铁氰化钠溶液；2、将高氯酸钠溶于水中，得到高氯酸钠溶液；3、将所述二价过渡金属高氯酸盐溶液和所述亚铁氰化钠溶液与高氯酸钠溶液进行混合得混合溶液，将所述混合溶液搅拌、静置后得沉淀产物；将所述沉淀产物分离、干燥，即得。

Rafael等[An Aqueous Zinc-Ion Battery Based on CopperHexacyanoferrate. ChemSusChem 2015, 8, 481–485.]采用共沉积法制备出了铁氰化铜，并应用在了锌离子电池体系上，该电池体系以铁氰化铜为正极活性物质，硫酸锌为电解液，锌箔为负极材料。电池表现出了较好的循环性能，并且开路电压达到了1.73V，高于目前以二氧化锰为正极材料的锌离子电池，但其比容量较小，仅为50mAh/g左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种制备简单、循环性能好、电极电势高、比容量高的锌离子电池正极的制备方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种锌离子电池正极的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

（1）铁氰化锰的制备：将可溶性二价锰盐和铁氰化钾分别溶于去离子水中，配制浓度为0.1-0.5mol/L的二价锰盐溶液和浓度为0.05-0.25mol/L的铁氰化钾溶液；将摩尔比为2:1的二价锰盐溶液和铁氰化钾溶液混合，反应静置后，将沉淀产物分离、干燥，得到分子式为Mn₃[Fe(CN)₆]₂的铁氰化锰；

（2）将步骤（1）得到的铁氰化锰按照质量比8:1:1与粘结剂、导电剂混合均匀，制成膏状混合料；混合料涂覆在集流体上，干燥后制备得到含铁氰化锰活性材料的电极片；

（3）以步骤（2）得到的电极片为阴极，锌电极为阳极，硫酸锌和硫酸锰混合溶液为电解液，进行电解活化，制得有锌离子嵌入的铁氰化锰为活性物质的锌离子电池正极。

进一步，本发明步骤（1）所述二价锰盐为硫酸锰或氯化锰。