一种柔性水系锌离子电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体为一种柔性水系锌离子电池。


背景技术：

2.电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。
3.传统的柔性水系锌离子电池，长时间使用锌电极上会产生大量的锌枝晶，电解质溶液中的添加剂对锌枝晶沉积的抑制效果不佳，锌电极的充放电性能降低，使用循环寿命减少，安全性和稳定性较差。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种柔性水系锌离子电池，解决了现有柔性水系锌离子电池使用循环寿命短、安全稳定性差的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种柔性水系锌离子电池，包括集流体、负极体、隔膜、正极体和电解质溶液，所述集流体为钛箔或不锈钢箔中的一种，所述电解质溶液包括可溶性锌盐和添加剂，所述隔膜为聚丙烯腈(pan)纳米纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸酯、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、涂覆掺有纳米二氧化硅的聚氧乙烯、涂覆pvdf改性膜、纤维素无纺布上复合氧化铝或其他无机物的separion中至少一种。
8.优选的，所述可溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、氟化锌、六氟酸锌、三氟甲磺酸锌、溴化锌、碘化锌、高锰酸锌和双三氟甲基磺酰亚胺锌中至少一种。
9.优选的，所述添加剂为氯化锂、四丁基溴化铵、酒石酸钾、聚乙二醇和硫脲的混合溶液、柠檬酸和丁二酸中的一种。
10.优选的，所述正极体包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，所述正极活性物质为二氧化锰、五氧化二钒中的一种，所述导电剂为炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种。
11.优选的，所述负极体包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，所述负极活性物质为锌片、锌箔和锌粉中的一种，所述导电剂为炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种。
12.优选的，所述电解质溶液中可溶性锌盐浓度为5mol/l，所述电解质溶液中添加剂
浓度为1～2mol/l。
13.优选的，所述柔性水系锌离子电池的制备方法，包括以下步骤：
14.s1.制备电极
15.以二氧化锰、五氧化二钒中的一种为正极活性物质，混合聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种粘结剂与炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种导电剂得到正极浆料；以锌片、锌箔和锌粉中的一种为负极活性物质，混合聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种粘结剂与炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种导电剂得到负极浆料；将正极和负极浆料分别复合在不同集流体上，形成正极体和负极体；
16.s2.调配电解液
17.配制硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、氟化锌、六氟酸锌、三氟甲磺酸锌、溴化锌、碘化锌、高锰酸锌和双三氟甲基磺酰亚胺锌中的一种可溶性锌盐5mol/l，在可溶性锌盐溶液中加入氯化锂、四丁基溴化铵、酒石酸钾、聚乙二醇和硫脲的混合溶液、柠檬酸和丁二酸中的一种添加剂1～2mol/l，进行混合搅拌，得到电解质溶液；
18.s3.最终制备
19.用聚丙烯腈(pan)纳米纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸酯、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、涂覆掺有纳米二氧化硅的聚氧乙烯、涂覆pvdf改性膜、纤维素无纺布上复合氧化铝或其他无机物的separion中至少一种隔膜，将正极体、负极体隔开，注入电解质溶液，最后封口得到柔性水系锌离子电池，对该柔性水系锌离子电池进行充放电测试，电池在0.2ma/cm2电流密度下，充电和放电500次，每40分钟一个循环。
20.(三)有益效果
21.本发明提供了一种适用于人体免疫力的益生菌组合物。具备以下有益效果：
22.本发明通过向电解质溶液中加入添加剂，通过在可溶性锌盐溶液中加入不同浓度的添加剂，混合搅拌成为不同的电解质溶液，然后对柔性水系锌离子电池进行充放电测试，通过光学显微镜观察锌电极沉积的枝晶情况，得出最佳浓度的电解质溶液添加剂，抑制锌枝晶的产生，有利于提高锌电极的充放电性能，同时也可以通过加入不同种类的添加剂，进行锌枝晶对比，得出最佳的添加剂种类，延长锌金属电极的循环寿命，减少电极的形变，提高柔性水系锌离子电池使用的安全性和稳定性。
附图说明
23.图1为本发明的柔性水系锌离子电池的结构示意图；
24.图2为本发明的负极在添加剂浓度为1mol/l的锌的沉积形貌图；
25.图3为本发明的负极在添加剂浓度为2mol/l的锌的沉积形貌图。
26.其中，1、集流体；2、负极体；3、隔膜；4、正极体；5、电解质溶液。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例一：
29.如图1-3所示，本发明实施例提供一种柔性水系锌离子电池，包括集流体1、负极体2、隔膜3、正极体4和电解质溶液5，集流体1为钛箔或不锈钢箔中的一种，电解质溶液5包括可溶性锌盐和添加剂，隔膜3为聚丙烯腈(pan)纳米纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸酯、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、涂覆掺有纳米二氧化硅的聚氧乙烯、涂覆pvdf改性膜、纤维素无纺布上复合氧化铝或其他无机物的separion中至少一种。
30.可溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、氟化锌、六氟酸锌、三氟甲磺酸锌、溴化锌、碘化锌、高锰酸锌和双三氟甲基磺酰亚胺锌中至少一种。
31.添加剂为氯化锂、四丁基溴化铵、酒石酸钾、聚乙二醇和硫脲的混合溶液、柠檬酸和丁二酸中的一种。
32.正极体4包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，正极活性物质为二氧化锰、五氧化二钒中的一种，导电剂为炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种。
33.负极体2包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，负极活性物质为锌片、锌箔和锌粉中的一种，导电剂为炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种。
34.电解质溶液5中可溶性锌盐浓度为5mol/l，电解质溶液5中添加剂浓度为1～2mol/l。
35.柔性水系锌离子电池的制备方法，包括以下步骤：
36.s1.制备电极
37.以二氧化锰为正极活性物质，混合聚偏氟乙烯粘结剂与炭黑导电剂得到正极浆料；以锌粉为负极活性物质，混合聚偏氟乙烯粘结剂与炭黑导电剂得到负极浆料；将正极和负极浆料分别复合在不同集流体1上，形成正极体4和负极体2；
38.s2.调配电解液
39.配制浓度为5mol/l的硫酸锌可溶性锌盐溶液，在可溶性锌盐溶液中加入浓度为1mol/l的氯化锂添加剂中，进行混合搅拌，得到电解质溶液5；
40.s3.最终制备
41.用聚丙烯腈(pan)纳米纤维隔膜3，将正极体4、负极体2隔开，注入电解质溶液5，最后封口得到柔性水系锌离子电池，对该柔性水系锌离子电池进行充放电测试，电池在0.2ma/cm2电流密度下，充电和放电500次，每40分钟一个循环，然后用光学显微镜，对锌的沉积进行原位观察，如图2，锌的沉积有枝晶。
42.实施例二：
43.如图1-3所示，本发明实施例提供一种柔性水系锌离子电池，包括集流体1、负极体2、隔膜3、正极体4和电解质溶液5，集流体1为钛箔或不锈钢箔中的一种，电解质溶液5包括可溶性锌盐和添加剂，隔膜3为聚丙烯腈(pan)纳米纤维、玻璃纤维、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸酯、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、涂覆掺有纳米二氧化硅的聚氧乙烯、涂覆pvdf改性膜、纤维素无纺布上复合氧化铝或其他无机物的separion中至少一种。
44.可溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、氟化锌、六氟酸锌、三氟甲磺酸锌、溴化锌、碘化锌、高锰酸锌和双三氟甲基磺酰亚胺锌中至少一种。
45.添加剂为氯化锂、四丁基溴化铵、酒石酸钾、聚乙二醇和硫脲的混合溶液、柠檬酸和丁二酸中的一种。
46.正极体4包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，正极活性物质为二氧化锰、五氧化二钒中的一种，导电剂为炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种。
47.负极体2包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，负极活性物质为锌片、锌箔和锌粉中的一种，导电剂为炭黑、碳纳米管和导电石墨中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯、植物纤维素、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种。
48.电解质溶液5中可溶性锌盐浓度为5mol/l，电解质溶液5中添加剂浓度为1～2mol/l。
49.柔性水系锌离子电池的制备方法，包括以下步骤：
50.s1.制备电极
51.以二氧化锰为正极活性物质，混合聚偏氟乙烯粘结剂与炭黑导电剂得到正极浆料；以锌粉为负极活性物质，混合聚偏氟乙烯粘结剂与炭黑导电剂得到负极浆料；将正极和负极浆料分别复合在不同集流体1上，形成正极体4和负极体2；
52.s2.调配电解液
53.配制浓度为5mol/l的硫酸锌可溶性锌盐溶液，在可溶性锌盐溶液中加入浓度为2mol/l的氯化锂添加剂中，进行混合搅拌，得到电解质溶液5；
54.s3.最终制备
55.用聚丙烯腈(pan)纳米纤维隔膜3，将正极体4、负极体2隔开，注入电解质溶液5，最后封口得到柔性水系锌离子电池，对该柔性水系锌离子电池进行充放电测试，电池在0.2ma/cm2电流密度下，充电和放电500次，每40分钟一个循环，然后用光学显微镜，对锌的沉积进行原位观察，如图3，锌的沉积无明显枝晶，通过在可溶性锌盐溶液中加入不同浓度的添加剂，混合搅拌成为不同的电解质溶液，然后对柔性水系锌离子电池进行充放电测试，通过光学显微镜观察锌电极沉积的枝晶情况，得出最佳浓度的电解质溶液添加剂，抑制锌枝晶的产生，有利于提高锌电极的充放电性能，同时也可以通过加入不同种类的添加剂，进行锌枝晶对比，得出最佳的添加剂种类，延长锌金属电极的循环寿命，减少电极的形变，提高柔性水系锌离子电池使用的安全性和稳定性。
56.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。