[发明专利]锌离子固态电解质及其在准固态锌离子电池中的应用及制备方法

权利要求书

1.一种准固态锌离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将三明治结构亲水型锌离子固态电解质、 正极极片和金属锌负极叠片卷绕，焊接极耳，封装入壳，装配成未注液电池；所述三明治结构亲水型锌离子固态电解质包括预锌化聚苯硫醚固态电解质膜，以及复合在该膜上下表面的亲水膜，所述亲水膜为凝胶薄膜或纤维素薄膜；所述正极极片包括正极活性物质、导电碳材料以及粘结剂，所述正极活性物质为锰基氧化物；

将所述未注液电池放入罐中密封加入锂化多芳烃的四氢呋喃溶液，抽真空吸液，静置预锂；

静置后泵出所述锂化多芳烃的四氢呋喃溶液，再向所述罐中泵入四氢呋喃THF洗涤液，去除表面残留溶剂；所述锂化多芳烃的四氢呋喃溶液通过如下方法配制：将多环芳烃溶于THF溶剂中，加入过量的Li金属，溶液转变为深蓝绿色，反应2h，即得所述锂化多芳烃的四氢呋喃溶液；所述多环芳烃为以下任意一种有机化合物：9,9-二甲基芴Flr、联苯Bp、萘Nap；

泵出四氢呋喃THF洗涤液，真空干燥，形成预锂化的锰基氧化物；

向预锂化后的电池注入锌离子电解液，制备成准固态锌离子电池。

2.根据权利要求1所述的准固态锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极极片的制备方法如下：

将正极活性物质、导电碳材料以及粘结剂在超音速干燥气流中定向拉丝，然后加入酒精和水进行密炼，再离心分离去除过量液体，室温至100℃下压制成自支撑膜，真空烘干，再热复合涂胶铜箔，制成所述正极极片，该正极极片的孔隙率大于30%。

3.根据权利要求2所述的准固态锌离子电池的制备方法，其特征在于，

所述导电碳材料为以下任意一种或其组合：

乙炔黑、活性碳、石墨、导电炭黑；

所述粘结剂为聚四氟乙烯PTFE；

所述锰基氧化物、乙炔黑和PTFE的混合质量比为70%-95%：0%-20%：3%-10%。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的准固态锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述预锌化聚苯硫醚固态电解质膜的制备方法如下：

将混合后的重量百分比为94%：6%的预锌化聚苯硫醚粉料和聚四氟乙烯PTFE粉料在超音速干燥气流中定向拉丝后热压成膜，制成所述预锌化聚苯硫醚固态电解质膜。

5.根据权利要求4所述的准固态锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述预锌化聚苯硫醚粉料通过以下方法制备：

将聚苯硫醚颗粒、锌盐与阴离子络合剂进行混合，置于密封高压反应釜中升温至150-250℃反应80-200分钟，随后冷却至室温，得到的产物用去离子水多次洗涤并抽滤直至中性，干燥后在冷冻的条件下进行气流磨或高速合金刀片粉碎，得到预锌化聚苯硫醚粉料。

6.根据权利要求5所述的准固态锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述聚苯硫醚颗粒、锌盐与阴离子络合剂的混合质量比为10：3：0.1-1。

7.根据权利要求5所述的准固态锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述锌盐为ZnCl₂颗粒；

所述阴离子络合剂为以下任意一种有机阴离子络合剂：

杯芳冠醚、杯咪唑、杯吡咯、杯芳烃、2-氨基对苯二甲酸锆MOF或苯醌类络合剂。