基于共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法及其应用技术

本发明专利技术提出了一种以共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法及其应用，用以解决在电化学充放电过程中锌金属负极存在的易腐蚀及枝晶不可控生长，改善因锌负极腐蚀和枝晶生长带来的锌离子电池循环稳定性差的问题。本发明专利技术将具有亲水基团、配位基团、丰富规则孔道结构和耐腐蚀性强的共价有机框架材料与导电材料及粘结剂混合后，涂覆于锌负极表面形成特定厚度的修饰涂层。本发明专利技术的共价有机框架材料的亲水基团增强了锌负极的亲水性，从而提高电解液的浸润性；其配位基团对锌离子具有配位诱导作用，实现抑制锌枝晶生长的目的；且此涂层具有良好的耐腐蚀性能，可有效防止充放电过程中锌负极的腐蚀，从而提高以锌金属为负极的水系锌离子电池的循环稳定性。离子电池的循环稳定性。离子电池的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及锌离子电池
，尤其涉及一种共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]化石能源的大量使用加剧了能源短缺，还导致了严重的环境污染，诸如太阳能、风能等可再生能源的开发利用迫在眉睫。但是可再生能源使用及电网并网过程中存在不稳定、不连续等问题。安全、高效的能源存储与转换设备可有效实现电网的“削峰填谷”及可再生能源的存储，已经成为人们研究的重点和难点。此外，随着各类移动设备及智能化装备的快速发展，我们日常生活中的各类电动汽车、手机、无人机等也需要配套安全、环保的高性能电池系统。比如有机体系的锂离子电池具有较高的比容量及良好的循环稳定性成为目前二次电池领域的主流商品。但因锂资源有限、电解液易燃、锂枝晶生长等问题使得锂离子电池同时存在成本高、安全隐患大等问题。锂离子电池体系的电动汽车及电动自行车存在自燃、爆炸等问题，这引起了人们对电池安全性的重视。因此，发展更为安全、高效的电池系统已成为能源存储与转换领域的重要课题。
[0003]水系二次电池因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法，其特征在于，以含有亲水基团、与锌离子有配位作用的共价有机框架材料作为涂层，涂覆在锌表面，其步骤如下：（1）将含亲水基团的单体1和含配位基团的单体2，加入到混合溶剂中，在催化剂存在的条件下，循环进行液氮冷冻、真空抽气过程2~5次，其中，所述单体1为三醛基间苯三酚；（2）将步骤（1）中得到的物质进行加热反应，反应结束经过洗涤、真空干燥，得到共价有机框架材料；（3）将步骤（2）中得到的共价有机框架材料与导电材料、粘结剂混合，加入有机溶剂，经研磨均匀形成浆料；（4）将步骤（3）中得到的浆料涂覆于清洗后的锌金属片，经真空干燥得到以共价有机框架材料作为涂层修饰的锌金属片。2.根据权利要求1所述的基于共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的单体2为2,5二氨基
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1,4二羟基苯二盐酸盐或2,6
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二氨基蒽醌，所述单体1与单体2的摩尔比为（1:1）~（1:2）。3.根据权利要求1所述的基于共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的混合溶剂为1,4
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二氧六环与均三甲苯的混合溶剂，其中，1,4
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二氧六环与均三甲苯的体积之比为（1:10）~（10:1），每100 mL混合溶剂中溶解的单体1和单体2的总质量为2~5 g。4.根据权利要求1所述的基于共价有机框架材料修饰的锌负极制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的催化剂为6 mol/L的乙酸水溶液，所述混合溶剂与催化剂溶液的体积之比为100：（10~2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳杰，孙浩洋，翟黎鹏，李宁，陈孔耀，米立伟，刘静，郑高萌，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：