【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池制备，特别涉及一种卤素正极、制备方法及锌卤电池。
技术介绍
1、水性锌基电池因其高安全性、高性价比、高能量密度和易于制备等优点而受到广泛关注。在锌基电池的各种正极材料中，卤素正极，尤其是碘正极，以其较高的理论比容量和输出电压脱颖而出，为提高锌基电池的能量密度提供了很好的机会。此外，卤素正极的转换型反应具有高可逆性和优异的动力学，使锌基卤素电池具有优异的循环稳定性和高功率密度。
2、卤素正极的一个主要挑战是如何提高卤素的负载量并能将其有效固定在正极基底上，实现锌基卤素电池全电池层面的高能量密度并能够在高温下工作。而目前的卤素正极活性物质负载量较低，导致全电池能量密度低。同时由于正极基底材料与活性物质之间的吸附作用不够强，因此活性物质容易扩散至电解液中并通过隔膜而缓慢地扩散到负极侧，从而造成严重的自放电且降低电池的库仑效率。当电池在高温下运行时，这些问题则更加严重，大大限制了水系锌基电池的应用范围。
3、正极改性是抑制正极活性物质穿梭效应的一种有效策略。到目前为止，多孔碳、石墨烯和mxen等许多材料已被广泛用抑制正极活性物质的穿梭效应。以碘电极为例，yan等人采用多孔碳作为基底材料将多碘化物限制在正极，在碘负载量为1.6mg cm-2，电流密度为0.3ma cm-2条件下，组装的锌-碘电池可以提供0.2mah cm-2的面容量。hoang等设计了三维石墨烯正极来固定易溶解的多碘化物，有效抑制了穿梭效应。组装的锌-碘电池在碘负载量为1.2mg cm-2，电流密度为1.2ma cm-2条件下的面容量
4、目前提高正极卤素活性物质负载量的方法主要为在集流体钛网上涂覆一层活性炭、石墨烯、mxene等新型多孔碳材料，利用范德华力将卤素活性物质固定在这些宿主材料中。这种相对较弱的作用力是不足以构建高负载卤素正极的，更难以满足锌基卤素电池在高温下运行的要求。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对现有技术存在的难以满足锌基卤素电池在高温下运行的要求的技术问题的提供一种在高温下具有较佳的适用性的卤素正极、制备方法及锌卤电池。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供一种卤素正极的制备方法，包括下述步骤：
4、将阳离子纤维素纳米纤分散在有机溶剂中形成分散液；
5、将所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂混合搅拌得到混合涂覆液；
6、将所述混合涂覆液涂覆在集流体上并进行干燥处理以形成宿主材料；
7、将卤素活性物质沉积所述宿主材料上得到所述卤素正极。
8、在其中一些实施例中，在将阳离子纤维素纳米纤分散在有机溶剂中形成分散液的步骤中，所述有机溶剂包括n-甲基-2-吡咯烷酮阳离子。
9、在其中一些实施例中，所述阳离子纤维素纳米纤含量为9.8～10.2mg/ml。
10、在其中一些实施例中，在将所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂混合搅拌得到混合涂覆液的步骤中，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯。
11、在其中一些实施例中，所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂的质量比约为2：5：2：1。
12、在其中一些实施例中，在将所述混合涂覆液涂覆在集流体上并进行干燥处理以形成宿主材料的步骤中，具体包括下述步骤：
13、将混合涂覆液涂覆在集流体上，并在75～85℃下干燥直至有机溶剂挥发完毕，干燥后形成的宿主材料负载量为9.5～10.5mg cm-2。
14、在其中一些实施例中，所述涂覆的方法包括流延法、刮涂法、喷涂法、旋涂法中的任意一种。
15、在其中一些实施例中，在将卤素活性物质沉积所述宿主材料上得到所述卤素正极的步骤中，具体包括：
16、以zni2及ki2的混合溶液作为电解液，采用两电极恒流电镀法，在所述宿主材料上沉积碘，再在室温下真空干燥，得到所述卤素正极。
17、在其中一些实施例中，所述电解液中zni2与ki2的浓度均为0.49～0.51m，电镀时间为35.8～36.2min，电流为4.9～5.1ma cm-2，所述卤素正极中碘负载量为13.8～14.2mg cm-2。
18、本申请目的之二，提供了一种卤素正极，由任一项所述的卤素正极的制备方法制备得到。
19、本申请目的之三，提供了一种锌卤电池，包括所述的卤素正极。
20、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
21、本申请提供的卤素正极、制备方法及锌卤电池，将阳离子纤维素纳米纤分散在有机溶剂中形成分散液；将所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂混合搅拌得到混合涂覆液；将所述混合涂覆液涂覆在集流体上并进行干燥处理以形成宿主材料；将卤素活性物质沉积所述宿主材料上得到所述卤素正极，本申请提供的卤素正极及制备方法，通过引入阳离子纤维素纳米纤，能够有效提高卤素活性物质负载量并稳定固定在正极侧，抑制正极活性物质的穿梭问题，提高锌基卤素电池全电池层面的能量密度和高温下的循环稳定。
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1.一种卤素正极的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，在将阳离子纤维素纳米纤分散在有机溶剂中形成分散液的步骤中，所述有机溶剂包括n-甲基-2-吡咯烷酮阳离子。
3.如权利要求1或2所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，所述阳离子纤维素纳米纤含量为9.8～10.2mg/mL。
4.如权利要求1所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，在将所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂混合搅拌得到混合涂覆液的步骤中，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯。
5.如权利要求1或4所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂的质量比约为2：5：2：1。
6.如权利要求1所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，在将所述混合涂覆液涂覆在集流体上并进行干燥处理以形成宿主材料的步骤中，具体包括下述步骤：
7.如权利要求1或6所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，所述涂覆的方法包括流延法、刮涂法、喷涂法、旋涂法中的任意一种。
8.如权利要求1所述的卤素正极的制备
9.如权利要求1或8所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，所述电解液中ZnI2与KI2的浓度均为0.49～0.51M，电镀时间为35.8～36.2min，电流为4.9～5.1mA cm-2，所述卤素正极中碘负载量为13.8～14.2mg cm-2。
10.一种卤素正极，其特征在于，由权利要求1至9任一项所述的卤素正极的制备方法制备得到。
11.一种锌卤电池，其特征在于，包括权利要求10所述的卤素正极。
...【技术特征摘要】
1.一种卤素正极的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，在将阳离子纤维素纳米纤分散在有机溶剂中形成分散液的步骤中，所述有机溶剂包括n-甲基-2-吡咯烷酮阳离子。
3.如权利要求1或2所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，所述阳离子纤维素纳米纤含量为9.8～10.2mg/ml。
4.如权利要求1所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，在将所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂混合搅拌得到混合涂覆液的步骤中，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯。
5.如权利要求1或4所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，所述分散液、活性炭、科琴黑及粘结剂的质量比约为2：5：2：1。
6.如权利要求1所述的卤素正极的制备方法，其特征在于，在将所述混合涂覆液涂覆在集流体上并进行干...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁国进，李政林，胡议阐，张远慰，
申请(专利权)人：深圳理工大学筹，
类型：发明
国别省市：
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