[发明专利]一种锌碘混合超级电容电池

说明书

本发明公开了一种锌碘混合超级电容电池，属于电化学储能领域。通过在锌盐电解液中加入一种可作正极活性物质的碘盐后获得锌碘混合电解液，将锌碘混合电解液、正极、隔膜和负极组装成锌碘混合超级电容电池，正极便可在赝电容反应之外发生氧化还原反应，有效提高超级电容器的容量，构筑高功率密度和高能量密度的锌基混合超级电容电池。本发明的锌碘混合超级电容电池具有优异的循环性能，更高的倍率性能以及更长的寿命，还具有重量轻、成本低和环境友好等优点。

技术领域

本发明属于电化学储能领域，特别涉及一种锌碘混合电解液以及锌碘混合超级电容电池。

背景技术

随着便携式电子产品和电动汽车的快速发展，人们对移动储能设备的能量密度、功率密度和安全性提出了更高的要求。目前锂离子电池虽然在储能领域占据主导地位，但仍存在安全风险高、成本高、回收过程中环境污染等问题，引起了对低成本、高安全性的下一代先进电池技术的广泛探索。金属锌是一种有竞争力的负极材料，具有理论能量密度高(820mAh g^-1)、氧化还原电位低(-0.76V vs.标准氢电极)、储量丰富的优势。为充分利用Zn²⁺/Zn的快速电化学反应，锌离子混合超级电容器在近几年被提出。它是一种以锌离子为电荷载体，将电池型的锌负极与电容型的碳正极组装而成的储能器件，具有广阔的应用价值和发展前景。但是，超级电容器能量密度低的问题严重制约了其进一步发展。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明旨在对锌基混合超级电容器进行改进，通过在正极引入可发生氧化还原反应的碘盐后，构筑锌碘混合超级电容电池，在一个设备中集合电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锌碘混合电解液，所述电解液的溶剂为水，溶质为锌盐和可作正极活性物质的碘盐。

进一步地，所述锌盐选自硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、三氟甲基磺酸锌、双三氟甲基磺酰亚胺锌中的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述碘盐选自碘化钾、碘化钠中的一种或二种。

进一步地，所述电解液中锌离子浓度为1～3mol L^-1，优选为1.5～2mol L^-1。

进一步地，所述电解液中碘盐浓度为0.6～0.8mol L^-1。

本发明另一方面提供一种锌碘混合超级电容电池，包括上述的锌碘混合电解液、正极、隔膜和负极。

进一步地，所述正极包括正极材料和正极集流体，所述正极材料包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述正极活性材料为能够可逆吸附、脱附电解液中阴离子的碳材料。

进一步地，所述集流体为钛网、铜网，导电剂为Super P导电碳、乙炔黑，粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯。

进一步地，所述碳材料选自活性炭、石墨、石墨烯、碳纳米管及骨架碳中的一种或两种以上的组合，优选活性炭。

进一步地，所述隔膜为玻璃纤维膜、Celgard膜，优选玻璃纤维膜。

进一步地，所述负极为锌箔、锌粉，优选锌箔。

本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

1.本发明的锌碘混合电解液为水系电解液，黏度低、离子传导率高、环保安全，来源广泛，成本低廉。

2.本发明的锌碘混合超级电容电池，显著提升器件的容量，构筑高功率密度和高能量密度兼具的锌基储能器件。