[发明专利]一种锌空气电池、锌空气电池制备方法及装置

说明书

本申请公开了一种锌空气电池、锌空气电池制备方法及装置，用于提高电池的功率密度和循环效率。本申请包括：金属异质结阴极、金属单原子+碳阴极、锌阳极、电池壳体、电解质槽、电解液、第一导线、第二导线、第三导线；电解质槽内放置有电解液；锌阳极位于电解液中；电解质槽位于电池壳体内部，电池壳体上的密封板为透光材料制成；金属异质结阴极位于电解质槽中；金属单原子+碳阴极位于电解质槽中；第一导线一端与电池壳体上的充电端正极接口连接，一端与金属异质结阴极连接；第二导线一端与电池壳体上的放电端正极接口连接，一端与金属单原子+碳阴极连接；第三导线一端与锌阳极连接，一端与电池壳体上的负极接口连接。

技术领域

本申请实施例涉及电池领域，尤其涉及一种锌空气电池、锌空气电池制备方法及装置。

背景技术

太阳每秒照射地球的能量（1.465×1014J）可以替代500万吨煤炭，这引起了研究人员将电磁辐射能量转化为热能或电能的能源技术探索的兴趣。研究产生了目前典型的太阳能电池，如硅基太阳能电池和染料敏化太阳能电池。

但是，这类电池只能将太阳能转化为电能以供即时使用，而不能储存产生的电能，并且这一类太阳能电池取决于不受控制的天气条件，导致了电能无法稳定供应。因此，将太阳能电池和绿色储能装置集成在一个集成系统中，理论上可以达到借用太阳能并存储在电池系统中的目的，而放电过程也不受时间和天气条件的限制。理想的绿色电池，迄今为止还没有成熟的策略和机制，这个课题目前仍然是研究者重点研究的对象。

目前，锌空气电池由于理论能量密度高（1086Wh kg-1），并且安全性高，使得锌空气电池是首选的绿色储能装置。在理论上，锌空气电池（ZAB）的工作电压是1.64V，这是基于氧化反应（OER）和氧还原反应（ORR），即可逆反应，并分别对充电过程和放电过程产生影响。但在实际应用中，电池内部存在的电化学极化、欧姆极化和浓差极化等过程造成了能量的损耗，使其实际的放电电压低于1.2V，充电电压高于2.0V，降低了电池的功率密度和循环效率。

发明内容

本申请公开了一种锌空气电池、锌空气电池制备方法及装置，用于提高电池的功率密度和循环效率。

本申请第一方面提供了一种锌空气电池，包括：

金属异质结阴极、金属单原子+碳阴极、锌阳极、电池壳体、电解质槽、电解液、第一导线、第二导线、第三导线，第一导线、第二导线、第三导线为金属导电线，金属异质结阴极为TiO₂/MoS₂异质结阴极或者ZnO/MoS₂异质结阴极，TiO₂/MoS₂异质结阴极为碳纸或碳布上沉积MoS₂/TiO₂形成的异质结，ZnO/MoS₂异质结阴极为碳纸或碳布上沉积ZnO/MoS₂形成的异质结，金属单原子+碳阴极为碳布或碳纸集电极上涂覆金属单原子掺杂碳基体的形成膜，金属单原子+碳阴极中的金属单原子为铁、钴、镍、铂或铜；

电解质槽内放置有电解液，电解质槽的密封板由透光材料制成；

锌阳极位于电解液中；

电解质槽固定于电池壳体内部，电池壳体上的密封板为透光材料制成；

金属异质结阴极位于电解质槽中；

金属单原子+碳阴极位于电解质槽中；

第一导线一端与电池壳体上的充电端正极接口连接，一端与金属异质结阴极连接；

第二导线一端与电池壳体上的放电端正极接口连接，一端与金属单原子+碳阴极连接；

第三导线一端与锌阳极连接，一端与电池壳体上的负极接口连接。

本申请第二方面提供了一种锌空气电池制备方法，包括：