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专利号: 2022101775825
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,其组成包括以具有层状结构的五氧化二钒或阳离子缺陷型钒基氧化物中的一种作为正极活性物质,金属锌箔作为负极,氯化锌与氯化胆碱两种氯化盐形成高浓度水溶液为电解液和用于分隔正负极的多孔隔膜。

2.根据权利要求1所述的一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,所述氯化锌与氯化胆碱的质量摩尔浓度比为2:1,所述电解液浓度为45~300m。

3.根据权利要求1或2所述的一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,当电解液浓度为45~90m时,所述水系锌基电池为基于正极活性物质中金属钒发生氧化还原反应,且锌阳离子载流子迁移的锌基电池;当浓度为90~300m时,所述水系锌基电池为基于正极活性物质中金属钒和非金属氧均发生氧化还原反应,且锌阳离子和氯阴离子两种载流子迁移的锌基电池。

4.根据权利要求3所述的一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,所述电解液浓度为45m或135m。

5.根据权利要求1所述的一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,所述具有层状结构的五氧化二钒的化学式为V2O5·nH2O,所述阳离子缺陷型钒基氧化物的化学式为XwV2O5·nH2O,其中X=Zn、Mg、Ca、Na、K、Li、Al、Co、Ni、Mn、Fe或Cu中的一种,w满足0.18≤w≤0.30。

6.根据权利要求1所述的一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,制备方法按照如下步骤顺序依次进行:(1)将正极活性物质、导电剂和粘结剂按质量比70~90:5~20:5~10混合后分散于N‑甲基吡咯烷酮中制备成浆料,将浆料擀压成自支撑膜或涂覆在集流体上,烘干后裁剪制成正极片;

(2)将氯化锌与氯化胆碱两种氯化盐按照质量摩尔浓度比2:1溶于去离子水中,配置成电解液;

(3)用隔膜将上述制备好的正极片与负极锌箔隔开,放入电池壳中,然后注入电解液,对电池进行封装,制得水系锌基二次电池。

7.根据权利要求6所述的一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,所述的导电剂为柯琴黑、乙炔黑或Super‑P炭黑中的一种或多种;

所述粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一种;

所述集流体为钛箔、钛网、导电碳纸或碳布中的一种;

所述隔膜为玻璃纤维膜或无纺布隔膜中的一种。

8.根据权利要求6所述的一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池,其特征在于,所述的锌箔厚度为10~30μm,纯度大于或等于99%。