[发明专利]一种衍生多孔碳作为锌碘电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种ZPC/I₂复合材料工作电极，以ZPC/I₂复合材料为活性物质，将活性物质与导电剂、粘合剂在溶剂中研磨混合后，涂覆在集流体上面而得；所述工作电极在电流密度100 mAg ^-1下循环100次后容量保持在140-170 mAh g^-1，容量保持率为70-85%；所述ZPC/I₂复合材料，以沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）为前驱体制得多面体多孔碳（ZPC），ZPC具有丰富的多孔结构，并且ZPC中的N、Zn和ZnO可以提供丰富的活性位点，有利于吸附碘单质；因此在所制备的ZPC/I₂复合材料中，碘单质能够均匀的分布在ZPC上。

2.ZPC/I₂复合材料中，碘单质的质量百分含量为28%；根据ZPC/I₂复合材料的SEM和TEM照片，可以观察到保留的规则菱形十二面体结构；

所述导电剂为科琴黑；

所述集流体为不锈钢箔；

所述粘合剂为聚偏氟乙烯；

所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；

所述ZPC/I₂复合材料工作电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备ZIF-8晶体：首先将Zn(NO₃)₂•6H₂O和2-甲基咪唑分别溶于甲醇中，剧烈搅拌15分钟，形成溶液；再将两种溶液混合，在室温下搅拌1小时后静置12小时；将离心得到的白色晶体用甲醇洗涤数次，然后在60°C下干燥12小时；

（2）制备ZPC和脱锌ZPC(ZPC_DZ)：将合成的ZIF-8产物，置于N₂气氛中，煅烧温度为700~900°C，升温速率为5°C/min，煅烧3~6小时后，制备得到ZPC；然后用1MHCl水溶液和去离子水洗涤ZPC粉末以去除Zn和ZnO，得到ZPC_DZ。

3.（3）制备ZPC/I₂复合材料：将碘单质分散在有机溶剂中，再将ZPC加入溶液中，控制碘和ZPC的重量比为1:1~2；接下来，将产物在40°C烘箱中干燥挥发除去乙醇，然后在Ar气氛中130°C下加热；最后在空气中100°C下加热3小时除去过量的碘；为了比较，在制备方法一样的情况下，用ZPC_DZ取代ZPC制备得到ZPC_DZ/I₂；

（4）所得的ZPC/I₂复合材料与科琴黑、聚偏氟乙烯通过滴加N-甲基吡咯烷酮混合研磨得到锌碘电池正极浆料；所得的正极浆料涂在不锈钢箔片上，进行烘干、裁片，最终得到锌碘电池正极材料。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将合成的ZIF-8 产物，在N₂气氛中700~900°C煅烧。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在N₂气氛下煅烧3~6小时，升温速率为5°C/min。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，复合材料中碘和ZPC的重量比为1:1~2。

7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，有机溶剂为乙醇、甲醇、乙二醇中的一种或几种。

8.一种权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的锌碘电池正极材料，其特征在于，所述工作电极用途，用于制造电池。