一种锌基水系电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种锌基水系电池负极材料及其制备方法，制备方法依次为：将氮或硫或磷取代的烷基吡咯或吡啶与锌盐分别溶解在溶剂中，搅拌后离心分离得到前驱体；将前驱体与氧化石墨烯分散液混合，超声分散，离心分离，60～120℃真空干燥；然后在惰性气氛下煅烧，自然冷却到室温，制备得到氮或硫或磷中的一种元素掺杂的三维碳/石墨烯复合材料；再将该材料压制成片，以此为工作电极，铂片为对电极，氯化银/银为参比电极，在含锌的金属盐溶液中以一定的电流密度进行电沉积，沉积后，真空干燥，制备得到自支撑氮或硫或磷掺杂的三维碳/石墨烯复合锌负极。本发明专利技术制备的材料成本低、安全环保、提高基底的导电性、有效抑制锌枝晶的生成。

A negative electrode material of zinc based water battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种锌基水系电池负极材料及其制备方法
本专利技术属于能源材料及电化学
，涉及一种锌基水系电池负极材料及其制备方法。
技术介绍
随着人们对可再生能源需求的日益增加，科研工作者逐渐关注环境友好、绿色低廉、安全及循环稳定性优异的电化学储能体系。其中，锌作为负极材料理论比容量高达820mAh/g，且具有资源丰富、环境友好、可逆性好、平衡电位低和能量密度高等优点。因此，弱酸性体系下以锌为负极的锌基水系电池被认为是最具有发展前景的大型电化学储能体系之一。目前报道的锌基水系电池体系有锰酸锂/锌、磷酸铁锂/锌、锰酸钠/锌、二氧化锰/锌、三氧化二锰/锌、四氧化三锰/锌、锰酸锌/锌、五氧化二钒/锌、普鲁士蓝化合物/锌等。然而，金属锌负极在电化学沉积与溶解过程中较低的库伦效率容易产生锌枝晶，电极失去活性变为“钝态”，存在尖端放电效应，产生自腐蚀，最终导致较低的循环寿命。CN201810025014.7专利中提出一种改善锌枝晶的方法，但该锌负极的应用基于碱性锌基二次电池。因此，寻找一种弱酸性体系下新型的锌基水系电池负极材料及其制备方法迫在眉睫。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌基水系电池负极材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：/n步骤S1，将A取代的B与锌盐分别溶解在溶剂中，搅拌后离心分离得到前驱体；所述A为氮或硫或磷中的一种；所述B为烷基吡咯或烷基吡啶；/n步骤S2，将前驱体与氧化石墨烯分散液混合，超声分散，离心分离，60～120℃真空干燥；然后在惰性气氛下煅烧，自然冷却到室温，制备得到氮或硫或磷中的一种元素掺杂的三维碳/石墨烯复合材料；/n步骤S3，将该复合材料压制成片，以此为工作电极，铂片为对电极，氯化银/银为参比电极，在含锌的金属盐溶液中以一定的电流密度进行电沉积，沉积完毕后，真空干燥，制备得到自支撑氮或硫或磷中的一种元素掺杂的三维碳/石...

【技术特征摘要】
1.一种锌基水系电池负极材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤S1，将A取代的B与锌盐分别溶解在溶剂中，搅拌后离心分离得到前驱体；所述A为氮或硫或磷中的一种；所述B为烷基吡咯或烷基吡啶；
步骤S2，将前驱体与氧化石墨烯分散液混合，超声分散，离心分离，60～120℃真空干燥；然后在惰性气氛下煅烧，自然冷却到室温，制备得到氮或硫或磷中的一种元素掺杂的三维碳/石墨烯复合材料；
步骤S3，将该复合材料压制成片，以此为工作电极，铂片为对电极，氯化银/银为参比电极，在含锌的金属盐溶液中以一定的电流密度进行电沉积，沉积完毕后，真空干燥，制备得到自支撑氮或硫或磷中的一种元素掺杂的三维碳/石墨烯复合锌负极。


2.根据权利要求1所述的一种锌基水系电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，锌盐为硝酸锌或醋酸锌，烷基为甲基、乙基、丙基或异丙基。


3.根据权利要求1所述的一种锌基水系电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，锌盐浓度在0.2～1.5mol/L，锌盐和B的摩尔比为1:(4～10)，溶剂为甲醇、乙醇或水当中的一种。


4.根据权利要求1所述的一种锌基水...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴贤文，唐芳，张涛，向延鸿，蒋剑波，吴显明，
申请(专利权)人：吉首大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43