[发明专利]一种水系高能量密度锌碘电致变色电池

权利要求书

1.一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：包括正极、负极、封装材料以及电解液凝胶；

所述正极为表面含有聚苯胺层的导电基底材料；所述聚苯胺层的表面面积为0.5~5cm²，聚苯胺层的厚度为1~6μm；采用电沉积技术在导电基底材料上沉积所需厚度的聚苯胺层，且采用苯胺、硫酸以及水配制的混合溶液作为电解液；

所述负极为剪切掉部分区域作为观察窗口的锌箔；

所述电解液凝胶是在含有硫酸锌和含碘离子液体的水溶液中浸泡之后的交联的聚丙烯酰胺凝胶；含有硫酸锌和含碘离子液体的水溶液中，硫酸锌的浓度为1~2mol/L，含碘离子液体的浓度为0.1~0.3mol/L，相应地，交联的聚丙烯酰胺凝胶在含有硫酸锌和含碘离子液体的水溶液中浸泡24~48h；

所述封装材料选用透明的封装材料；

正极、电解液凝胶和负极依次堆叠，形成“正极-电解液凝胶-负极”的三明治结构；再将三明治结构放入封装材料内，并进行抽真空封装，即获得水系高能量密度锌碘电致变色电池；

其中，采用能将多碘化物络合为液态络合物的含碘离子液体；交联的聚丙烯酰胺凝胶是向含有丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的水溶液中加入过硫酸铵以及N,N,N’,N’-四甲基乙二胺反应形成的。

2.根据权利要求1所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：含碘离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑碘、1-丙基-3-甲基咪唑碘或1-丁基-3-甲基咪唑碘。

3.根据权利要求1所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：负极中观察窗口的尺寸与聚苯胺层的表面尺寸相等。

4.根据权利要求1或2所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：所述聚苯胺层的表面面积为0.8~1.5cm²，聚苯胺层的厚度为2~4μm。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：采用电沉积技术在导电基底材料上沉积所需厚度的聚苯胺层时，导电基底材料作为工作电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，石墨板作为对电极。

6.根据权利要求5所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：电解液中苯胺的浓度为0.4~0.6mol/L，电解液中硫酸浓度为1~2mol/L，电沉积电压窗口为-0.1~1.1V vs. Ag/AgCl，电沉积速率为20~30mV/s。

7.根据权利要求5所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：导电基底材料采用FTO玻璃、聚 (3,4-乙烯二氧噻吩)-聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚 (3,4-乙烯二氧噻吩)-纳米银线-聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或者表面具有耐硫酸腐蚀的导电金属层的布。

8.根据权利要求1所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：锌箔的厚度为0.2~0.5mm，电解液凝胶的厚度为1~3mm。

9.根据权利要求1所述的一种水系高能量密度锌碘电致变色电池，其特征在于：交联的聚丙烯酰胺凝胶是向含有丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的水溶液中加入过硫酸铵以及N,N,N’,N’-四甲基乙二胺反应形成的；其中，丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为1800:1~2000:1，丙烯酰胺在水溶液中的浓度为0.2~0.3 g/mL，丙烯酰胺和过硫酸铵的质量比为250:1~300:1，丙烯酰胺的质量与N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的体积比为0.35 g:1μL~0.4g:1 μL，反应温度为70~80℃，反应时间为5 ~10h。