一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池制造技术

一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池，属于化学电源领域。所述电池中正极材料为聚苯胺等有机材料或可逆脱嵌锌离子的过渡金属化合物；负极材料包括金属锌片、锌箔、锌粉、粉末多孔锌电极、或锌合金；宽液相温度范围电解液以水为溶剂，高溶解度无机盐为溶质，溶质包括氯化锌、溴化锌、碘化锌等。本发明专利技术使用宽液相温度窗口的电解液和高循环稳定性的聚苯胺等有机正极材料、过渡金属化合物构建低成本、高安全性、长循环寿命、宽温度范围的可充水系锌离子电池，可在‑90℃至60℃的极宽温度范围下表现出较高的能量密度和长循环寿命，在极地考察、太空探索、深海探测等特殊场合及规模储能领域具有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池
本专利技术涉及一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池，属于新型化学电源领域。
技术介绍
大规模储能技术的开发对于可再生能源的有效利用、新型能源社会的构建至关重要。目前高能量密度的锂离子电池及商业化的铅酸电池广泛应用于手机移动通讯、电动汽车等商用领域。铅酸电池成本较低，但其能量密度及循环寿命有限，同时铅本身有毒性，易造成环境隐患。锂离子电池表现出高能量密度，但存在锂资源匮乏、制作成本高、有机电解液不安全等问题，限制了其进一步发展，特别是限制了其在大规模储能系统的应用。可充水系锌离子电池具有锌负极资源丰富、成本低、容量高等优势，同时水系电解液相比有机电解液，不含易燃成分，运行安全性高，环境友好且不需要严格的装配环境，在大规模储能系统中具备极高的应用价值和巨大的发展前景。然而，水系锌离子电池受限于水溶液的热稳定温度和凝固点，其应用温度范围较窄，难以满足特殊环境、尤其是低温环境下的正常使用。因此，解决电池环境效应过大、拓展电池的工作温度范围成为亟待解决的重要问题。水系电池低温性能差主要与低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池，其特征在于：所述电池以含电化学活性官能团的有机化合物、或能够可逆脱嵌锌离子的过渡金属化合物作为正极活性物质，以锌基材料作为负极活性物质，以无机高溶解度锌盐为溶质的水溶液作为宽液相温度范围电解液，以Celgard 3501水系膜作为隔膜，添加导电剂、粘结剂制备正极电极，并以集流体作为正极电极载体构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池，其特征在于：所述电池以含电化学活性官能团的有机化合物、或能够可逆脱嵌锌离子的过渡金属化合物作为正极活性物质，以锌基材料作为负极活性物质，以无机高溶解度锌盐为溶质的水溶液作为宽液相温度范围电解液，以Celgard3501水系膜作为隔膜，添加导电剂、粘结剂制备正极电极，并以集流体作为正极电极载体构成。


2.根据权利要求1所述的宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池，其特征在于：所述电解液除了可由高溶解度锌盐组成，还可由低溶解度锌盐混合高溶解度锌/锂/钠/钾/镁/钙/铝盐中的一种或几种组成。


3.根据权利要求2所述的宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池，其特征在于：所述高溶解度锌盐为氯化锌、溴化锌、碘化锌或四氟硼酸锌中的一种或几种；低溶解度锌盐为硫酸锌、三氟甲基磺酸锌、双(三氟甲基磺酰亚胺)锌或高氯酸锌中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池，其特征在于：所述含有电化学活性官能团的有机化合物包括聚苯胺或苯醌、聚苯醌含有羰基官能团的有机物的一种或几种；所述能够可逆脱嵌锌离子的过渡金属化合物包括掺杂金属元素M1的过渡金属M2氧化物；其中M1为Li、Na、K、Mg、Ca、Zn、Al或Mn的一种或几种，M2为Mn、V...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，马一琳，张秋，张凯，卢勇，李林，严振华，李海霞，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12