[发明专利]一种用于高压的可逆无枝晶的电池及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种可逆电池，其特征在于，所述电池包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，所述电解液包括硫酸、硫酸锰、硫酸锌和苯胺；所述正极包括正极集流体和位于正极集流体上的正极活性材料，所述正极活性材料为Zn_0.5MnO₂/PANI；所述负极包括负极集流体和位于负极集流体上的负极活性材料，所述负极活性材料为Zn-ZIF-8-X，其中，Zn_0.5MnO₂/PANI是指Zn_0.5MnO₂分布于聚苯胺中；Zn-ZIF-8-X是指Zn沉积于碳化后的ZIF-8表面或孔隙中且碳化后的ZIF-8中含有ZnO。

2.如权利要求1所述的可逆电池，其特征在于，所述负极集流体为泡沫镍；

和/或，所述正极集流体为碳布；

和/或，碳化后的ZIF-8是通过将ZIF-8于450-550℃下热处理后获得的。

3.如权利要求1或2所述的可逆电池的制备方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：

S1、对ZIF-8进行热处理后得到ZIF-8-X，将ZIF-8-X涂覆在负极集流体上；

S2、将未负载正极活性材料的正极集流体、步骤S1中负载了ZIF-8-X的负极集流体、隔膜、和电解液，组装为电池；

S3、对步骤S2组装好的电池进行恒压沉积，制得所述可逆电池；

所述恒压沉积的过程中，在可逆电池的正极集流体上生成Zn_0.5MnO₂/PANI，所述可逆电池的负极集流体上生成Zn-ZIF-8-X。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述ZIF-8的制备方法依次包括以下步骤：

Sa、将硝酸锌和2-甲基咪唑分别溶于溶剂后进行混合和陈化，制得混合溶液；

Sb、对步骤Sa中制得的混合溶液进行离心并收集沉淀；

Sc、使用溶剂洗涤步骤Sb收集的沉淀，然后将沉淀烘干，制得ZIF-8。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤Sa中，所述溶剂为甲醇、去离子水或氨水；

和/或，步骤Sa中，硝酸锌与2-甲基咪唑的摩尔比为1：(3.8～4.2)；

和/或，步骤Sa中，所述陈化的时间为10～24小时；

和/或，步骤Sc中，所述溶剂为甲醇；

和/或，步骤Sc中，所述烘干的温度为60～80℃。

6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述ZIF-8-X中，X是对ZIF-8进行热处理的保温温度，单位为摄氏度，且450≤X≤550；

和/或，步骤S1中，在负极集流体上ZIF-8-X的负载量为1.2～1.8mg/cm²；

和/或，步骤S1中，所述热处理是以2～4℃/min的升温速率升温至保温温度；

和/或，步骤S1中，所述热处理的保温时间为2～4小时；

和/或，步骤S1中，所述热处理在惰性气氛中进行，所述热处理在管式炉中进行；

和/或，步骤S1中，所述负极集流体为泡沫镍。

7.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述电解液包括：硫酸、硫酸锰、硫酸锌和苯胺；

和/或，步骤S2中，所述正极集流体为碳纤维布。

8.如权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述恒压沉积的条件为：以2.0～2.4V的电压对步骤S2组装好的电池进行恒压充电至容量为1.8～2.2mAh/cm²；

和/或，步骤S3中，将步骤S2组装好的电池静置20～30小时后再进行恒压沉积。