[发明专利]一种水系锌离子电池正极材料

说明书

本发明公开了一种水系锌离子电池用的正极材料，包括铁氰酸根/亚铁氰酸根修饰的聚苯胺。本发明以亚铁氰酸根修饰的聚苯胺作为水系锌离子电池的正极材料，铁氰酸根/亚铁氰酸根的修饰有利于提高聚苯胺的循环稳定性，所构建的水系锌离子二次电池具有较高的比容量和良好的循环性能，且该电极制备条件温和，工艺简单，适宜大规模生产。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种水系锌离子电池正极材料。

背景技术

水系锌离子电池作为一类重要的储能器件，正越来越受到研究人员的重视，这主要是因为水系锌离子电池具有生产成本低，安全性能好以及工作电压较高等优点。作为锌离子电池的一个关键组成部分，正极材料的性能是制约电池整体性能的一个重要因素。

导电聚合物合成方法更简单，对环境更友好，且导电聚合物也是一类优秀的电化学储能材料，目前在储能领域，尤其是可折叠柔性储能领域受到的关注度非常高。聚苯胺(PANI)是其中被研究得最多的导电聚合物，多年前就已被用作锌离子电池正极材料，但是循环性能差的缺点限制了其在该领域的进一步发展。因此，迫切需要探索一种新的简单的方法来提高聚苯胺电极的锌离子储存循环稳定性。K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆]是电化学活性非常好的配合物，它们一方面被用作电解液添加剂或电极材料的修饰剂，以提高储能器件的电化学性能；另一方面被用于合成过渡金属普鲁士蓝类似物，并在其中作为主要的电化学活性组分([Fe(CN)₆]^3-与[Fe(CN)₆]^4-之间的转换)，赋予电极材料储存电荷的能力。然而，现在并没有关于铁氰酸根/亚铁氰酸根修饰的聚苯胺作为水系锌离子电池正极的研究。本发明提供了一种简易的方法合成锌离子电池用导电基底材料负载铁氰酸根/亚铁氰酸根修饰的聚苯胺正极材料，对促进锌离子电池的商业化具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种水系锌离子电池正极材料，具体是铁氰酸根/亚铁氰酸根修饰的比容量较高、倍率性能和循环稳定性好的负载在导电基底上的聚苯胺正极材料，其合成方法简单，成本低廉，可用于大规模工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种水系锌离子电池正极材料，包括铁氰酸根/亚铁氰酸根修饰的聚苯胺。

进一步的，还包括导电基底，所述铁氰酸根/亚铁氰酸根修饰的聚苯胺紧密附着在导电基底上，形成一层具有部分孔结构的聚苯胺薄层。

进一步的，在聚苯胺薄层表面还有少量呈颗粒状的聚苯胺从薄层中延伸出来。

一种水系锌离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将苯胺单体加入到H₂SO₄水溶液中，室温超声一定时间后，形成均匀的溶液；

（2）用铂片作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，导电基底材料为工作电极，以一定的电流密度电沉积一段时间；

（3）取出导电基底材料，用去离子水充分洗涤，稍微晃动以除去表面生长不牢固的聚苯胺，在室温下晾干，所制备材料标记为CS-PANI；

（4）把干燥后的CS-PANI置于一定浓度的修饰剂水溶液中，在避光条件下浸泡数小时后取出，用去离子水充分洗涤后在室温下晾干，所得样品标记为CS-PANI-FeCN。

进一步的，所述的导电基底材料包括泡沫镍、碳纸、碳纤维布或金属网，金属网可以为不锈钢金属网等。