[发明专利]绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法

权利要求书

1.一种绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤1，以可溶性锌盐、锰盐和掺杂金属盐为原料，按照摩尔比为1:(2-x):x的比例配置溶液，其中，0＜x＜0.2，依次加入分散剂、碳微球，制备中空多孔嵌锌化合物正极材料；

步骤2，制备不同含量碳纳米管的ZnMn_2-xM_xO₄/碳纳米管自支撑复合正极；

步骤3，以含锌盐为电解质，加入添加剂制备混合电解液；

步骤4，将正极、负极、隔膜以及电解液组装成可充电水系锌离子电池；

其中，锌为负极，隔膜为玻璃纤维膜。

2.根据权利要求1所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤是：将可溶性锌盐、锰盐和掺杂金属盐溶于乙二醇中，然后加入分散剂，超声分散10min，加入碳微球，继续超声分散直到碳微球分散均匀，然后将其混合溶液转移到内衬聚四氟乙烯的水热反应釜中，水热反应时间为3～12小时，水热反应温度为90～220℃，自然冷却至室温，离心分离得锰酸锌前驱体，洗涤后真空干燥，然后将其粉末前驱体加热到600℃，在此温度空气气氛下烧结3～20小时，制备得到中空多孔嵌锌化合物正极材料。

3.根据权利要求2所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，中空多孔嵌锌化合物正极材料的制备采用碳微球为模板剂，碳微球加入的质量为锰酸锌质量的50％～200％。

4.根据权利要求1-3任何一项所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，正极材料为一种金属掺杂的嵌锌化合物，其化学式为ZnMn_2-xM_xO₄，其中，0＜x＜0.2，M为Cr或Fe或Mg或Ti。

5.根据权利要求1-3任何一项所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种，其浓度为0.2～5g/L。

6.根据权利要求1所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，ZnMn_2-xM_xO₄/碳纳米管自支撑复合正极的制备采用真空过滤法，将碳纳米管加入到N-甲基吡咯烷酮中超声分散，形成1mg/mL～20mg/mL浓度的CNT分散液，将一定量的CNT分散液和ZnMn_2-xM_xO₄混合并超声分散，然后过滤，真空干燥，制备不同CNT含量的ZnMn_2-xM_xO₄/CNT自支撑复合正极。

7.根据权利要求1所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，含锌盐为硫酸锌或三氟甲基磺酸锌或二(三氟甲基磺酰)亚胺锌中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，添加剂为硫酸锰、三氟甲基磺酸锰、二(三氟甲基磺酰)亚胺锰、硝酸铟、硝酸铋、硫酸铈中的一种或几种混合。

9.根据权利要求1、2、3、6、7、8任何一项所述的绿色环保高功率水系锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤是：将含锌盐溶于去离子水中，配成总浓度为0.3～2mol/L的溶液，并加入浓度为0.01～0.5mol/L添加剂；配置的电解液pH范围为3～8。