一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于聚噻吩

【技术实现步骤摘要】
一种基于pTTh阴极的光辅助柔性锌空气电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体为一种基于
pTTh
阴极的光辅助柔性锌空气电池及其制备方法
。

技术介绍

[0002]由于能源枯竭和环境污染，将丰富的太阳能转化为绿色电力具有巨大的前景
。
由于太阳能存在间歇性特点，需要一种既可持续又环保的先进能量转换装置
。
锌空气电池因其高能量密度
(
理论上为
1086Wh kg
‑1)、
低成本
、
安全环保
、
锌的地球储量大等优点而日益受到人们的关注，在大规模储能
、
绿色动力电池和电子产品等方面具有广阔的应用前景
。
然而，传统锌空气电池存在反应动力学迟缓
、
过电位较大等缺点
。
[0003]聚噻吩
(pTTh)
是
p
型聚合物半导体，能充分利用太阳光中的紫外和可见部分，且用电沉积方法就可以合成，步骤简单
、
方便快捷
、
成本较低，且光稳定性强，是性能优良的光催化剂
。
此外，
pTTh
是一种掺硫碳材料，具备良好的
ORR/OER
双功能性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于
pTTh
阴极的光辅助柔性锌空气电池及其制备方法，采用电沉积法合成
pTTh
，步骤简单
、
方便快捷
、
成本较低
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于
pTTh
阴极的光辅助柔性锌空气电池，包括锌箔阳极
、pTTh
空气极
、
凝胶电解质和胶带，通过在锌箔阳极和胶带上开设一个透光孔，将光场引入锌空气电池中；所述光辅助柔性锌空气电池的制备方法包括如下步骤：
[0007]步骤
1)
，锌箔阳极的制备
[0008]将锌箔用砂纸打磨光亮，以去除其表面氧化层，得到锌箔阳极；
[0009]步骤
2)
，
pTTh
空气极的制备
[0010]将1～
30mM 2,2
’
,5
’
,2
”‑
三噻吩
TTh
和
0.1
～
1M
高氯酸锂
LiClO4混合在乙腈溶液中作为电解液，用电极复合基体
CCB
作为工作电极，使用循环伏安法将
pTTh
沉积在电极复合基体
CCB
表面；
[0011]步骤
3)
，
PAAK
‑
M
凝胶的制备
[0012]将1～
30mL
丙烯酸
AA
分5～
15
次与
20mL 3
～
6M
氢氧化钾溶液缓慢混合，中和反应生成丙烯酸钾；溶液逐渐由无色变为淡黄色；在配制好的溶液中加入1～
10g
丙烯酰胺
AM
单体，以亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵为引发剂，在磁力搅拌器上室温搅拌
0.5
～
5h
；搅拌均匀后转移到培养皿中于
50
～
80℃
水浴加热
30
～
50min
，得到
PAAK
‑
M
凝胶聚合物；将制备好的
PAAK
‑
M
凝胶聚合物在1～
6MKOH+0.03
～
0.3M Zn(OAc)2溶液中浸泡
12
～
36h
至饱和状态，得到
PAAK
‑
M
凝胶；
[0013]步骤
4)
，电池组装
[0014]按照胶带
、
锌箔
、PAAK
‑
M
凝胶电解质
、pTTh/CCB、
胶带的顺序依次叠放组装，用胶带
卷起并紧紧包裹，构建出光辅助柔性锌空气电池
。
[0015]进一步地，步骤
2)
中，电极复合基体
CCB
由防水碳布
、
泡沫镍
、
防水层
(PTFE)
和碳纸辊压而成
。
[0016]进一步地，步骤
2)
中，使用循环伏安法在
‑2～
2V
条件下循环5～
100
圈，扫描速度为5～
200mV/s
，将
pTTh
沉积在电极复合基体
CCB
表面
。
[0017]进一步地，步骤
3)
中，亚甲基双丙烯酰胺
MBA 0.01
～
0.1g
，过硫酸铵
APS 0.01
～
0.2g。
[0018]进一步地，步骤
3)
中，交联结构的凝胶聚合物
PAAK
‑
M
放置在1～
6M KOH+0.03
～
0.3M Zn(OAc)2溶液中浸泡
12
～
36h
至饱和状态
。
[0019]进一步地，步骤
4)
中，在胶带和打磨光亮的
L
型锌箔中间，开设一个面积为
0.5
～
4cm2的小孔，以便让光透过阳极
、
电解质照射到阴极催化剂面上
。
[0020]进一步地，所述光辅助柔性锌空气电池的制备方法还可以用于硅空气电池
、
锗空气电池
、
铝空气电池
、
镁空气电池或铁空气电池
。
[0021]进一步地，所使用的空气阴极包括但不限于
pTTh
，还可以使用
TiO2、Fe2O3、ZnO、CdS、BiOX(X
＝
I,Br,Cl)、Bi2WO6等其它半导体代替
。
[0022]进一步地，所述凝胶电解质包括但不限于
PAAK
‑
M
，还可以使用聚乙烯醇
(PVA)、
聚丙烯酸
(PAA)、
聚丙烯酰胺
(PAM)
，聚丙烯酸钠
(PANa)
，丙烯酸
‑
氢氧化钾
(PAAK)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
pTTh
阴极的光辅助柔性锌空气电池的制备方法，包括锌箔阳极
、pTTh
空气极
、
凝胶电解质和胶带，其特征在于，通过在所述阳极锌箔和所述胶带上开设一个透光孔，将光场引入锌空气电池中；具体包括如下步骤：步骤
1)
，锌箔阳极的制备将锌箔用砂纸打磨光亮，以去除其表面氧化层，得到锌箔阳极；步骤
2)
，
pTTh
空气极的制备将1～
30mM 2,2
’
,5
’
,2
”‑
三噻吩
TTh
和
0.1
～
1M
高氯酸锂
LiClO4混合在乙腈溶液中作为电解液，用导电复合基体
CCB
作为工作电极，使用循环伏安法将
pTTh
沉积在导电复合基体
CCB
表面；步骤
3)
，
PAAK
‑
M
凝胶的制备将1～
30mL
丙烯酸
AA
分5～
15
次与
20mL 3
～
6M
氢氧化钾溶液缓慢混合，中和反应生成丙烯酸钾；溶液逐渐由无色变为淡黄色；在配制好的溶液中加入1～
10g
丙烯酰胺
AM
单体，以亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵为引发剂，在磁力搅拌器上室温搅拌
0.5
～
5h
；搅拌均匀后转移到培养皿中于
50
～
80℃
水浴加热
30
～
50min
，得到
PAAK
‑
M
凝胶聚合物；将制备好的
PAAK
‑
M
凝胶聚合物在1～
6MKOH+0.03
～
0.3M Zn(OAc)2溶液中浸泡
12
～
36h
至饱和状态，得到
PAAK
‑
M
凝胶；步骤
4)
，电池组装按照胶带
、
锌箔
、PA...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡素娟，王宝玲，朱明山，时经纬，
申请(专利权)人：昆明学院，
类型：发明
国别省市：