CN113078295A - 一种全固态锌硫电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全固态锌/硫电池的制造方法，包括步骤：（1）根据现有技术制备ZrO2掺杂的KOH粉末；（2）固体电解质片制备；（3）锌负极片的制备；（4）硫/石墨烯/碳纸复合物的制备；（5）硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物的制备（6）硫正极片的制备；（7）全固态锌/硫电池的制造。本发明的全固态锌/硫电池，采用KOH－ZrO2固体作为电解质，避免了负极锌的自发放电；正极硫在放电时，和固体电解质中的钾离子形成硫化钾，后者是固体，附载于硫正极片上，不会导致硫的流失。硫正极采用碳纸为载体，首先将硫分散于石墨烯表面，随后再用聚苯胺保护，最后通过水热法进一步将硫包覆于三维多孔的碳氮复合物结构中，保证硫的均匀分散。本发明的这种全固态锌/硫电池的结构简单、稳定性好，是一种具有广泛应用前景的便携式移动电源。

Description

一种全固态锌硫电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地说，提供一种全固态锌硫电池及其制造方法。
背景技术
以锌为负极的电池种类繁多，包括锌/锰电池，锌/空气电池等，它们都具有显著的优缺点。锌/锰电池的电极材料来源广泛、成本低、制造过程简单，但它的容量低，一般为一次性电池.对于锌/空气电池，它以锌为负极，空气（氧气）为正极，电解质一般为强碱性溶液，这种电池通过优化电池结构，可以使电池容量明显提高，并且它的理论开路电压高，而且通过对正极（氧气）材料进行优化，可以将这种电池转变为可充电式二次电池；此外，正极物质为外部空气，不占电池空间，提高了电池容量。但这种锌/空气电池的正极反应，即氧还原反应是一个动力学缓慢的过程，它严重限制了电池的放电过程，而且它的电极材料一般为成本高、资源稀少的贵金属。此外，由于采用强碱性溶液为电解质，所以这类以锌为负极的电池材料比较容易自发溶解，即电池存在着自发放电现象。
发明内容
本发明的目的是提种一种全固态锌/硫电池及其制造方法，以锌粉为负极，硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物为正极，掺杂ZrO2的KOH固体为电解质，三者压制在一起形成全固态型锌/硫电池。这种全固态锌/硫电池在放电时，负极锌失去电子形成锌离子，正极硫获得电子形成硫离子，固体电解质中的氢氧根离子向负极迁移并中和锌离子，而固体电解质中的钾离子向正极迁移并中和硫离子；电池充电时发生相反的离子迁移过程。
本发明采用的技术方案：一种全固态锌/硫电池的制造方法，包括步骤：
（1）根据现有技术（A.Massuda, et al., Solid State ionics, 2014, 262:188-191）,制备ZrO2掺杂的KOH粉末：将锆酸四丁酯与无水乙醇按1：10的摩尔比混合，在室温下搅拌30分钟，之后将KOH固体、去离子水加入到上述混合溶液中，搅拌1.5 小时，控制锆酸四丁酯：水：乙醇：KOH的摩尔比为1：3：10：1. 将该混合物在600C下保温14天，直至形成粉末状固体；最后将该固体在8000C下热处理5小时，得到KOH－ZrO2固体粉末；
（2）固体电解质片制备：将所得到的KOH－ZrO2固体粉末在常温下压成圆片状；
（3）锌负极片的制备：将锌粉、导电碳黑和KOH－ZrO2固体粉末混合，接着加入无水乙醇，将混合物搅拌成均匀的分散液；接着将该分散液涂覆在不锈钢网的两面上，室温下干燥；最后在室温下压制成圆形状；
所述锌粉、导电碳黑、KOH－ZrO2固体粉末和无水乙醇的比例为0.5-1.5g:0.5-1.5g:(0- 12 g):(20 -60 mL)；
（4）硫/石墨烯/碳纸复合物的制备：将硫粉加入二硫化碳溶剂中，超声分散形成均匀的溶液；然后往溶液中加入石墨烯颗粒，继续超声分散，形成均匀的分散液；随后，将该分散液涂覆在碳纸表面，室温下干燥，形成硫/石墨烯/碳纸复合物；
所述硫粉、二硫化碳溶剂与石墨烯颗粒的比例为0.5-1.5mg:0.5-1.5 mL : (10 -50 mg)；
（5）硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物的制备：首先将苯胺单体溶解于1mol∙L-1HCl溶液中，记为苯胺溶液，所述苯胺、1mol∙L-1HCl溶液的比为0.1 - 0.5 mL：9 - 35 mL；将过硫酸铵溶解于1mol∙L-1HCl溶液中，记为过硫酸铵溶液，所述过硫酸铵、1mol∙L-1HCl溶液的比例为0.3 - 1.5 g ：9 - 35 mL；然后，将苯胺溶液和过硫酸铵溶液混合均匀，接着将上述硫/石墨烯/碳纸复合物悬挂于该混合溶液中，室温下放置一定时间后，将该复合物取出，分别在大量纯水和乙醇中充分浸泡，40℃真空干燥，得到硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物；
（6）硫正极片的制备：将上述硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物加热至1550C并保温一定时间后冷却至室温，取出，即为硫正极片；
（7）全固态锌/硫电池的制造：依次将上述锌负极片、KOH－ZrO2固体电解质片和硫正极片压制成型，制造全固态锌/硫电池。
作为进一步优化，步骤（3）中所述锌粉、导电碳黑、KOH－ZrO2固体粉末和无水乙醇的比例为1g:1g:(0- 12 g):(20 -60 mL)。
作为进一步优化，步骤（4）中所述硫粉、二硫化碳溶剂与石墨烯颗粒的比例为1mg:1 mL : (10 -50 mg)；所述碳纸厚度为0.3 mm，孔隙率78%。
作为进一步优化，步骤（5）中所述苯胺溶液中苯胺、1mol∙L-1HCl溶液的用量比为0.3 mL：24 mL；所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵、1mol∙L-1HCl溶液的用量比为1 g ：22 mL。
作为进一步优化，步骤（2）中于180kN压力下压成厚度为0.4 mm的圆片状，直径为20 mm；步骤（3）中于180kN压力下压制成圆形状，厚度0.4mm，直径20mm；步骤（7）中在200kN压力下压制成型，制造全固态锌/硫电池，电池直径20mm，厚度1.1mm。
作为进一步优化，步骤（4）中所述碳纸厚度为0.3 mm，孔隙率78%。
一种根据所述的方法制备的全固态锌/硫电池。
本发明的全固态锌/硫电池，采用KOH－ZrO2固体作为电解质，避免了负极锌的自发放电；正极硫在放电时，和固体电解质中的钾离子形成硫化钾，后者是固体，附载于硫正极片上，不会导致硫的流失。硫正极采用碳纸为载体，首先将硫分散于石墨烯表面，随后再用聚苯胺保护，最后通过水热法进一步将硫包覆于三维多孔的碳氮复合物结构中，保证硫的均匀分散。本发明的这种全固态锌/硫电池的结构简单、稳定性好，是一种具有广泛应用前景的便携式移动电源。
具体实施方式
实施例一
（1）根据现有技术（A.Massuda, et al., Solid State ionics, 2014, 262:188-191）,制备ZrO2掺杂的KOH粉末：将锆酸四丁酯与无水乙醇按1：10的摩尔比混合，在室温下搅拌30分钟，之后将KOH固体、去离子水加入到上述混合溶液中，搅拌1.5 小时，控制锆酸四丁酯：水：乙醇：KOH的摩尔比为1：3：10：1. 将该混合物在600C下保温14天，直至形成粉末状固体。最后将该固体在8000C下热处理5小时，得到KOH－ZrO2固体粉末。
（2）固体电解质片制备：将所得到的KOH－ZrO2固体粉末在常温下，于180kN压力下压成厚度为0.4 mm的圆片状，直径为20 mm。
（3）锌负极片的制备：将锌粉、导电碳黑按1g:1g混合，接着加入无水乙醇20 mL，将混合物搅拌成均匀的分散液；接着将该分散液涂覆在不锈钢网的两面上，室温下干燥；最后在室温下，于180kN压力下压制成圆形状，厚度0.4mm，直径20mm。
（4）硫/石墨烯/碳纸复合物的制备：将100mg硫粉加入到100mL二硫化碳溶剂中，超声分散形成均匀的溶液；然后往溶液中加入1 g石墨烯颗粒，继续超声分散1小时，形成均匀的分散液。随后，将该分散液涂覆在厚度为0.3 mm、孔隙率78%的碳纸表面，室温下干燥，形成硫/石墨烯/碳纸复合物。
（5）硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物的制备：首先将0.1 mL苯胺单体溶解于9mL的1mol∙L-1HCl溶液中（记为“苯胺溶液”）；将0.3 g过硫酸铵溶解于9mL的1mol∙L-1HCl溶液中（记为“过硫酸铵溶液”）。然后，将苯胺溶液和过硫酸铵溶液混合均匀，接着将上述硫/石墨烯/碳纸复合物悬挂于该混合溶液中，在室温下放置24小时。之后，将该复合物取出，分别在大量纯水和乙醇中浸泡1小时，40℃真空干燥2小时，得到硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物。
（6）硫正极片的制备：将上述硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物置于Teflon高压反应釜内，加热至1550C并保温12小时，随后冷却至室温，取出，即为硫正极片。
（7）全固态锌/硫电池的制造与测试：依次将上述锌负极片、KOH－ZrO2固体电解质片和硫正极片在200kN压力下压制成型，制造全固态锌/硫电池，电池直径20mm，厚度1.1mm。电池的开路电压为0.75V，最大放电电流密度为12 mA cm-2，充放电循环30次后的容量保持在最初的65%。
实施例二
（1）根据现有技术（A.Massuda, et al., Solid State ionics, 2014, 262:188-191）,制备ZrO2掺杂的KOH粉末：将锆酸四丁酯与无水乙醇按1：10的摩尔比混合，在室温下搅拌30分钟，之后将KOH固体、去离子水加入到上述混合溶液中，搅拌1.5 小时，控制锆酸四丁酯：水：乙醇：KOH的摩尔比为1：3：10：1. 将该混合物在600C下保温14天，直至形成粉末状固体。最后将该固体在8000C下热处理5小时，得到KOH－ZrO2固体粉末。
（2）固体电解质片制备：将所得到的KOH－ZrO2固体粉末在常温下，于180kN压力下压成厚度为0.4 mm的圆片状，直径为20 mm。
（3）锌负极片的制备：将锌粉、导电碳黑和KOH－ZrO2固体粉末按1g:1g:(6 g)混合，接着加入无水乙醇40 mL，将混合物搅拌成均匀的分散液；接着将该分散液涂覆在不锈钢网的两面上，室温下干燥；最后在室温下，于180kN压力下压制成圆形状，厚度0.4mm，直径20mm。
（4）硫/石墨烯/碳纸复合物的制备：将100mg硫粉加入到100mL二硫化碳溶剂中，超声分散形成均匀的溶液；然后往溶液中加入3 g石墨烯颗粒，继续超声分散1小时，形成均匀的分散液。随后，将该分散液涂覆在厚度为0.3 mm、孔隙率78%的碳纸表面，室温下干燥，形成硫/石墨烯/碳纸复合物。
（5）硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物的制备：首先将0.3 mL苯胺单体溶解于24 mL的1mol∙L-1HCl溶液中（记为“苯胺溶液”）；将1 g过硫酸铵溶解于22 mL的1mol∙L-1HCl溶液中（记为“过硫酸铵溶液”）。然后，将苯胺溶液和过硫酸铵溶液混合均匀，接着将上述硫/石墨烯/碳纸复合物悬挂于该混合溶液中，在室温下放置24小时。之后，将该复合物取出，分别在大量纯水和乙醇中浸泡1小时，40℃真空干燥2小时，得到硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物。
（6）硫正极片的制备：将上述硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物置于Teflon高压反应釜内，加热至1550C并保温12小时，随后冷却至室温，取出，即为硫正极片。
（7）全固态锌/硫电池的制造与测试：依次将上述锌负极片、KOH－ZrO2固体电解质片和硫正极片在200kN压力下压制成型，制造全固态锌/硫电池，电池直径20mm，厚度1.1mm。电池的开路电压为0.78V，最大放电电流密度为15 mA cm-2，充放电循环30次后的容量保持在最初的85%。
实施例三
（1）根据现有技术（A.Massuda, et al., Solid State ionics, 2014, 262:188-191）,制备ZrO2掺杂的KOH粉末：将锆酸四丁酯与无水乙醇按1：10的摩尔比混合，在室温下搅拌30分钟，之后将KOH固体、去离子水加入到上述混合溶液中，搅拌1.5 小时，控制锆酸四丁酯：水：乙醇：KOH的摩尔比为1：3：10：1. 将该混合物在600C下保温14天，直至形成粉末状固体。最后将该固体在8000C下热处理5小时，得到KOH－ZrO2固体粉末。
（2）固体电解质片制备：将所得到的KOH－ZrO2固体粉末在常温下，于180kN压力下压成厚度为0.4 mm的圆片状，直径为20 mm。
（3）锌负极片的制备：将锌粉、导电碳黑和KOH－ZrO2固体粉末按1g:1g:( 12 g)混合，接着加入无水乙醇60 mL，将混合物搅拌成均匀的分散液；接着将该分散液涂覆在不锈钢网的两面上，室温下干燥；最后在室温下，于180kN压力下压制成圆形状，厚度0.4mm，直径20mm。
（4）硫/石墨烯/碳纸复合物的制备：将100mg硫粉加入到100mL二硫化碳溶剂中，超声分散形成均匀的溶液；然后往溶液中加入5 g石墨烯颗粒，继续超声分散1小时，形成均匀的分散液。随后，将该分散液涂覆在厚度为0.3 mm、孔隙率78%的碳纸表面，室温下干燥，形成硫/石墨烯/碳纸复合物。
（5）硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物的制备：首先将0.5 mL苯胺单体溶解于35 mL的1mol∙L-1HCl溶液中（记为“苯胺溶液”）；将1.5 g过硫酸铵溶解于35 mL的1mol∙L-1HCl溶液中（记为“过硫酸铵溶液”）。然后，将苯胺溶液和过硫酸铵溶液混合均匀，接着将上述硫/石墨烯/碳纸复合物悬挂于该混合溶液中，在室温下放置24小时。之后，将该复合物取出，分别在大量纯水和乙醇中浸泡1小时，40℃真空干燥2小时，得到硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物。
（6）硫正极片的制备：将上述硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物置于Teflon高压反应釜内，加热至1550C并保温12小时，随后冷却至室温，取出，即为硫正极片。
（7）全固态锌/硫电池的制造与测试：依次将上述锌负极片、KOH－ZrO2固体电解质片和硫正极片在200kN压力下压制成型，制造全固态锌/硫电池，电池直径20mm，厚度1.1mm。电池的开路电压为0.68V，最大放电电流密度为13 mA cm-2，充放电循环30次后的容量保持在最初的80%。

Claims (7)

1.一种全固态锌/硫电池的制造方法，其特征在于，包括步骤：
（1）根据现有技术（A.Massuda, et al., Solid State ionics, 2014, 262:188-191）,制备ZrO2掺杂的KOH粉末：将锆酸四丁酯与无水乙醇按1：10的摩尔比混合，在室温下搅拌30分钟，之后将KOH固体、去离子水加入到上述混合溶液中，搅拌1.5 小时，控制锆酸四丁酯：水：乙醇：KOH的摩尔比为1：3：10：1. 将该混合物在600C下保温14天，直至形成粉末状固体；最后将该固体在8000C下热处理5小时，得到KOH－ZrO2固体粉末；
（2）固体电解质片制备：将所得到的KOH－ZrO2固体粉末在常温下压成圆片状；
（3）锌负极片的制备：将锌粉、导电碳黑和KOH－ZrO2固体粉末混合，接着加入无水乙醇，将混合物搅拌成均匀的分散液；接着将该分散液涂覆在不锈钢网的两面上，室温下干燥；最后在室温下压制成圆形状；
所述锌粉、导电碳黑、KOH－ZrO2固体粉末和无水乙醇的比例为0.5-1.5g:0.5-1.5g:(0-12 g):(20 -60 mL)；
（4）硫/石墨烯/碳纸复合物的制备：将硫粉加入二硫化碳溶剂中，超声分散形成均匀的溶液；然后往溶液中加入石墨烯颗粒，继续超声分散，形成均匀的分散液；随后，将该分散液涂覆在碳纸表面，室温下干燥，形成硫/石墨烯/碳纸复合物；
所述硫粉、二硫化碳溶剂与石墨烯颗粒的比例为0.5-1.5mg:0.5-1.5 mL : (10 -50mg)；
（5）硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物的制备：首先将苯胺单体溶解于1mol∙L-1HCl溶液中，记为苯胺溶液，所述苯胺、1mol∙L-1HCl溶液的比为0.1 - 0.5 mL：9 - 35 mL；将过硫酸铵溶解于1mol∙L-1HCl溶液中，记为过硫酸铵溶液，所述过硫酸铵、1mol∙L-1HCl溶液的比例为0.3 - 1.5 g ：9 - 35 mL；然后，将苯胺溶液和过硫酸铵溶液混合均匀，接着将上述硫/石墨烯/碳纸复合物悬挂于该混合溶液中，室温下放置一定时间后，将该复合物取出，分别在大量纯水和乙醇中充分浸泡，40℃真空干燥，得到硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物；
（6）硫正极片的制备：将上述硫/石墨烯/碳纸/聚苯胺复合物加热至1550C并保温一定时间后冷却至室温，取出，即为硫正极片；
（7）全固态锌/硫电池的制造：依次将上述锌负极片、KOH－ZrO2固体电解质片和硫正极片压制成型，制造全固态锌/硫电池。
2.根据权利要求1所述的一种全固态锌/硫电池及其制造方法，其特征在于，步骤（3）中所述锌粉、导电碳黑、KOH－ZrO2固体粉末和无水乙醇的比例为1g:1g:(0- 12 g):(20 -60mL)。
3.根据权利要求1所述的一种全固态锌/硫电池及其制造方法，其特征在于，步骤（4）中所述硫粉、二硫化碳溶剂与石墨烯颗粒的比例为1mg:1 mL : (10 -50 mg)；所述碳纸厚度为0.3 mm，孔隙率78%。
4.根据权利要求1所述的一种全固态锌/硫电池及其制造方法，其特征在于，步骤（5）中所述苯胺溶液中苯胺、1mol∙L-1HCl溶液的用量比为0.3 mL：24 mL；所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵、1mol∙L-1HCl溶液的用量比为1 g ：22 mL。
5.根据权利要求1所述的一种全固态锌/硫电池及其制造方法，其特征在于，步骤（2）中于180kN压力下压成厚度为0.4 mm的圆片状，直径为20 mm；步骤（3）中于180kN压力下压制成圆形状，厚度0.4mm，直径20mm；步骤（7）中在200kN压力下压制成型，制造全固态锌/硫电池，电池直径20mm，厚度1.1mm。
6.根据权利要求1所述的一种全固态锌/硫电池及其制造方法，其特征在于，步骤（4）中所述碳纸厚度为0.3 mm，孔隙率78%。
7.一种根据权利要求1所述的方法制备的全固态锌/硫电池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115714179A (zh) * 2022-08-26 2023-02-24 华中科技大学 一种高能量密度锌硫电池正极及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW557596B (en) * 2002-06-03 2003-10-11 Ming Chi Inst Of Technology The method of preparing the solid-state polymer Zn-air battery
CN104600268A (zh) * 2015-01-16 2015-05-06 中国计量学院 一种聚苯胺/硫/石墨烯复合材料的制备方法
CN105406114A (zh) * 2015-11-24 2016-03-16 青岛能迅新能源科技有限公司 一种全固态锂电池电解质的制备方法
WO2017135461A1 (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 株式会社村田製作所 固体電解質及び全固体電池
CN108409322A (zh) * 2017-02-09 2018-08-17 株式会社日本触媒 氧化锆电解质和制备氧化锆电解质的方法
CN109411807A (zh) * 2018-10-18 2019-03-01 河南电池研究院有限公司 一种冠醚改性聚苯胺固态电解质膜的制备方法及其在固体电池中的应用
CN109768242A (zh) * 2018-12-26 2019-05-17 宁波革鑫新能源科技有限公司 一种石墨烯-硫复合正极材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW557596B (en) * 2002-06-03 2003-10-11 Ming Chi Inst Of Technology The method of preparing the solid-state polymer Zn-air battery
CN104600268A (zh) * 2015-01-16 2015-05-06 中国计量学院 一种聚苯胺/硫/石墨烯复合材料的制备方法
CN105406114A (zh) * 2015-11-24 2016-03-16 青岛能迅新能源科技有限公司 一种全固态锂电池电解质的制备方法
WO2017135461A1 (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 株式会社村田製作所 固体電解質及び全固体電池
CN108409322A (zh) * 2017-02-09 2018-08-17 株式会社日本触媒 氧化锆电解质和制备氧化锆电解质的方法
CN109411807A (zh) * 2018-10-18 2019-03-01 河南电池研究院有限公司 一种冠醚改性聚苯胺固态电解质膜的制备方法及其在固体电池中的应用
CN109768242A (zh) * 2018-12-26 2019-05-17 宁波革鑫新能源科技有限公司 一种石墨烯-硫复合正极材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115714179A (zh) * 2022-08-26 2023-02-24 华中科技大学 一种高能量密度锌硫电池正极及其制备方法
CN115714179B (zh) * 2022-08-26 2024-05-24 华中科技大学 一种高能量密度锌硫电池正极及其制备方法

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