[发明专利]一种基于含钾普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜及两种水系电解液；所述正极包括正极活性材料、乙炔黑和聚四氟乙烯；所述正极活性材料为含钾普鲁士蓝材料。

2.根据权利要求1所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池，其特征在于，所述负极为锌金属。

3.根据权利要求1所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池，其特征在于，所述隔膜为阳离子透过膜。

4.根据权利要求1所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池，其特征在于，所述的两种水系电解液为碱性电解质溶液和中性电解质溶液；所述碱性电解质溶液为氢氧化钾溶液，所述中性电解质溶液为硫酸钾溶液。

5.根据权利要求4所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池，其特征在于，所述的碱性电解质溶液的浓度为0.5-1mol L^-1。

6.根据权利要求4所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池，其特征在于，所述的中性电解质溶液的浓度为0.5-1mol L^-1。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)含钾普鲁士蓝正极极片的制备

称取2mmol亚铁氰化钾溶解在100ml的去离子水中，制得溶液，然后分别将10mmol氯化钾、5ml盐酸及2g聚乙烯吡咯烷酮分别加入上述溶液；在80℃的温度下，水浴反应12小时，随后静止12小时，离心收集样品，最后干燥得到含钾普鲁士蓝材料；

将含钾普鲁士蓝材料、乙炔黑和聚四氟乙烯按一定质量比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮使三者成为浆状，反复滚压成薄片，压在剪切好的镍网上制成电极片，然后在真空干燥箱中干燥24小时，即制得普鲁士蓝正极极片；

(2)锌负极极片的制备

将锌箔裁剪成合适的尺寸，然后使用稀硫酸和去离子水清洗锌箔，最后在80℃的真空干燥箱中室温下真空干燥24小时，即制得负极极片；

(3)组装水系双离子电池

首先，将阳离子透过膜置于H型电解池中间，隔开正极和负极部分；然后，取步骤(1)制备的普鲁士蓝正极极片和步骤(2)制备的负极极片，所述负极极片与普鲁士蓝正极极片的质量比为1：(8～10)。最后，将普鲁士蓝正极极片浸泡在中性电解质溶液中，将负极极片浸泡在碱性电解质溶液中，即得到水系双离子电池。

8.根据权利要求7所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的含钾普鲁士蓝材料分子式为K₂FeFe(CN)₆。

9.根据权利要求8所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池的制备方法，其特征在于，所述的含钾普鲁士蓝材料的形貌呈球状，粒径为200～300纳米。

10.根据权利要求7所述基于普鲁士蓝正极材料的高电压水系锌基双离子电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中含钾普鲁士蓝材料、乙炔黑和聚四氟乙烯按质量比8：1：1混合。