CN117393870B - 一种锌离子电池储能器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锌离子电池储能器件，属于电化学储能器件制备技术领域。所述储能器件包括正极、负极和电解液，所述负极为金属锌；所述正极为泡沫镍或石墨烯；所述电解液包括溶剂、电解质和活性物质，所述溶剂为水，电解质为锌盐和碱，活性物质为靛蓝二磺酸钠。本发明储能器件结构简单，成本低廉，且具有十分优异的可逆性，从而有效地降低了储能电池高昂成本的问题，同时大力减少了现有储能电池对稀有资源的依赖，并且大大提高了储能设备的安全性，具有商业化应用的潜力。
Description
技术领域
本发明涉一种锌离子电池储能器件，属于电化学储能器件制备技术领域。
背景技术
人们对环境问题的日益关注，以及减少温室气体排放的需要，使得全球对经济可持续能源储存的需求不断加剧。在储能技术中有物理、化学储能，其中化学储能应用更加广泛，而电化学储能是化学储能中最为普遍的储能装置。随着人们对于电化学储能装置的需求不断提升，高昂的成本、有限的稀有资源、设备的运行寿命以及设备的安全愈发成为人们日益关心的问题。有限的锂资源、高昂的锂矿成本以及设备运行的安全性开始成为制约锂电池储能大规模应用的关键问题：锂矿作为一种不可再生资源，价格十分高昂，目前锂电池应用广泛，出现了许多例“热失控”现象，发生了多起安全事故。
由于金属锌资源丰富、价格低廉、安全性高，很多储能电池体系均以锌为电极，如锌空气电池、锌镍电池、锌银电池等。锌空气电池作为一种重要的储能器件，已经取得了一定的研究进展，但仍存在如锌枝晶、锌固化、电极反应速率慢从而导致电池寿命受限、耐久不足等问题。锌镍电池因其放电电压高、电流大等优点受人青睐，但是锌镍电池的自放电率较高，即在未使用状态下的自放电速度较快，这意味着锌镍电池需要更频繁地进行充电以保持其电荷状态，且安全问题仍需解决。例如，存在易燃烧和爆炸、电解液泄露、回收成本高以及对周围环境污染严重等问题。此外，依赖有限的过渡金属镍资源，价格高昂，成本高。锌银电池作为一种二次电池，采用银作为电极材料，具有一定优势的同时，相对于一次性电池或其他二次电池，锌银电池的价格较高，是一种相对昂贵的电池类型，且锌银电池相对较重，能量密度较低，作为储能装置设备复杂，且容易与其他金属反应，锌银电池在与其他金属接触时，可能会发生电化学反应，导致电池性能下降或损坏，从而副反应严重。因此，锌离子电池储能作为一种新兴的技术，虽然已经在实验室阶段取得了很多进展，但要想真正商业化还需要克服许多技术难题，例如：摆脱对稀有资源依赖从而降低成本、提高性能稳定性、提高设备运行寿命和安全性等。
靛蓝二磺酸钠作为还原染料靛蓝的衍生物，具有良好的水溶性，极低的价格成本等优点，其现主要应用于氧化还原指示剂、生物染色剂等领域。但靛蓝二磺酸钠鲜有在锌离子储能电池方面的应用。
发明内容
本发明旨在解决现今储能电池技术中存在的问题，为此提供一种锌离子电池储能器件，该储能器件具有结构简单、价格低廉、安全性高、可逆性好等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种锌离子电池储能器件，包括正极、负极和电解液，所述负极为金属锌；所述正极为泡沫镍或石墨烯；所述电解液包括溶剂、电解质和活性物质，所述溶剂为水，电解质为锌盐和碱，活性物质为靛蓝二磺酸钠，电解液中碱的浓度为4 mol/L~8 mol/L，锌盐的浓度为0.01 mol/L~0.5 mol/L。
作为优选，所述电解液中活性物质靛蓝二磺酸钠的浓度为0.01 mol/L~0.5 mol/L。
作为优选，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
作为优选，所述锌盐为醋酸锌、氯化锌、硝酸锌中的一种。
作为优选，所述负极的形貌为金属片状。
作为优选，所述储能器件还包括用于负载正极的正极集流体，所述正极集流体为铜箔、铝箔、不锈钢箔中的一种。
作为优选，所述储能器件还包括用于装载正极、负极电解液的壳体，所述壳体的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
作为优选，所述储能器件还包括位于正极和负极之间的隔膜，所述隔膜的材料为聚丙烯膜、聚乙烯膜。
在本发明中，锌离子电池储能器件正极电荷存储来源于活性物质靛蓝二磺酸钠氧化还原反应过程的电池类型容量，负极利用锌离子的溶解沉积过程进行储能，负极正极的储能原理如以下公式所示。
负极：Zn - 2e-+ 4OH- Zn(OH)4 2-。
正极：
。
本发明的有益效果为：
1、本发明锌离子电池储能器件结构简单，成本低廉，且靛蓝二磺酸钠在正极得失电子，发生双电子氧化还原反应，使锌离子电池具有十分优异的可逆性，从而有效地降低了储能电池高昂成本的问题，同时大力减少了现有储能电池对稀有资源的依赖，并且大大提高了储能设备的安全性，具有商业化应用的潜力。
2、本发明以靛蓝二磺酸钠为活性物质，靛蓝二磺酸钠可以在充放电过程中快速进行氧化还原反应，实现高效的电子传输和离子传导，从而提供可靠的电荷存储和释放能力；并且，靛蓝二磺酸钠具有较高的理论容量，这意味着它能够储存更多的电荷量，这使得它在能量密度方面具有潜力，可以满足高能量需求的应用场景；此外，靛蓝二磺酸钠在多次充放电循环中表现出优异的循环稳定性，它能够经受住长时间的使用，不易发生结构变化或容量衰减，有助于延长电池的寿命和维持稳定的性能，同时其具有较快的电荷传输速度和离子扩散速率，这使得电池可以在短时间内完成充放电过程，提供快速响应和高功率输出能力。靛蓝二磺酸钠在电化学反应中表现出较高的化学稳定性，不易与电解液中的其他成分发生副反应或分解，从而有助于减少电池的损耗和提高系统的可靠性。
附图说明
图1为实施例1的循环伏安曲线；
图2为实施例1的恒电流充放电曲线；
图3为实施例1的恒电流放电曲线；
图4为实施例1的恒电流充放电库伦效率曲线；
图5为本发明锌离子电池储能器件的结构示意图；
图中：1、负极；2、壳体Ⅰ；3、壳体Ⅱ；4、壳体Ⅲ；5、隔膜；6、正极集流体；7、正极。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
实施例1
称取3.366 g氢氧化钾和0.366 g醋酸锌，用移液枪量取10 ml水待用，将称取好的氢氧化钾和醋酸锌加入到量取的10 ml水中，超声30 min，以确保氢氧化钾和醋酸锌完全溶解，称取0.0466 g靛蓝二磺酸钠作为储能电池的活性物质，加入到上述溶液中，超声10min，以确保靛蓝二磺酸钠完全溶解在水中，得到浓度为0.01 mol/L的靛蓝二磺酸钠，0.2mol/L醋酸锌和6 mol/L氢氧化钾电解液。
以锌箔为负极，泡沫镍为正极，铜箔为正极集流体，用于负载泡沫镍，以聚丙烯膜为隔膜，依次按照锌箔、聚丙烯膜、负载泡沫镍的铜箔的顺序组装成锌离子电池器件。
实施例1中的一种组装方式，锌离子电池储能器件的结构示意图如图5所示。壳体包括壳体Ⅰ2、壳体Ⅱ3和壳体Ⅲ4，壳体Ⅱ3中心设置有开孔，壳体Ⅱ3的顶部设置有通孔，壳体的材料为聚甲基丙烯酸甲酯；将壳体Ⅰ2平放在桌面上，裁取0.3 mm厚的锌箔为负极1，将其平放在壳体Ⅰ2上；裁取隔膜5放置在锌箔上，隔膜5的材料为聚丙烯膜，将壳体Ⅱ3两侧粘贴好密封胶圈或丁基密封胶，然后将其压在聚丙烯膜上，再将泡沫镍放置在壳体Ⅱ3的开孔之上，裁取0.3 mm厚铜箔为正极集流体6，放置在泡沫镍上，盖上壳体Ⅲ4，用力压紧后，采用螺栓固定连接，采用注射器，量取配置好的电解液1.5 ml，用注射器从壳体Ⅱ3顶部电解液注入孔注入电解液，最后，采用热塑性自封薄膜将电解液注入孔密封。
活性物质的电化学性能测试是通过循环伏安法测得的，测试条件为电势范围0.2V-0.8 V，扫速0.01 mV·s-1图1为实施例1电解液循环伏安测试图。由图1可以看出，靛蓝二磺酸钠氧化峰与还原峰峰型对称性良好，从而说明靛蓝二磺酸钠拥有良好的可逆性能。
通过恒电流充放电测试来评估电池的容量、充放电效率、寿命、安全性等关键性能指标，为电池设计、优化和应用提供重要依据，以确保电池在实际使用中具有稳定可靠的性能和长久的循环寿命。电池性能测试是在深圳新威尔电池测试系统上完成的，如图2所示，测试条件电压为0.6-1.1 V，电流大小为10 mA·g-1。图2和图3分别为实施例的恒电流充放电曲线与恒电流放电曲线，图4为实施例的恒电流充放电库伦效率曲线。由图3放电曲线可以看出，该锌离子电池能量存储装置在10 mA·g-1时比容量可达到99.8 mAh·g-1，接近于理论容量。此外，由图4恒电流充放电库伦效率曲线可以看出，循环500次效率接近于100%。库仑效率越高，电池在每个充电/放电循环中损失的容量越小，其潜在寿命就越长。因此说明此锌离子电池储能器件具有运行寿命长的有益效果。
实施例2
称取3.200 g氢氧化钠和0.682 g氯化锌，用移液枪量取10 ml水待用，将称取好的氢氧化钠和氯化锌加入到量取的10 ml水中，超声30 min，以确保氢氧化钠和氯化锌完全溶解，称取0.046g靛蓝二磺酸钠作为储能电池的活性物质，加入到上述溶液中，超声10 min，以确保靛蓝二磺酸钠完全溶解在水中，得到浓度为0.01 mol/L的靛蓝二磺酸钠，0.5 mol/L氯化锌和8 mol/L氢氧化钠电解液。
以锌箔为负极，泡沫镍为正极，铝箔为正极集流体，用于负载泡沫镍，以聚乙烯膜为隔膜，按照实施例1的组装方式，依次按照锌箔、聚乙烯膜、负载泡沫镍的铝箔的顺序组装成锌离子电池器件。
测试条件同实施例1，测试结果得到该锌离子电池能量存储装置在10 mA·g-1时首圈比容量可达到98.7 mAh·g-1，循环500圈，库伦效率均接近于100%。
实施例3
称取2.244 g氢氧化钾和0.019 g硝酸锌，用移液枪量取10 ml水待用，将称取好的氢氧化钾和硝酸锌加入到量取的10 ml水中，超声30 min，以确保氢氧化钾和硝酸锌完全溶解，称取2.33 g靛蓝二磺酸钠作为储能电池的活性物质，加入到上述溶液中，超声10 min，以确保靛蓝二磺酸钠完全溶解在水中，得到浓度为0.5 mol/L的靛蓝二磺酸钠，0.01 mol/L硝酸锌和4 mol/L氢氧化钾电解液。
以锌箔为负极，石墨烯为正极，不锈钢箔为正极集流体，将石墨烯粘附到不锈钢箔集流体上，以聚丙烯膜为隔膜，按照实施例1的组装方式，依次按照锌箔、聚丙烯膜、负载石墨烯的不锈钢箔的顺序组装成锌离子电池器件。
测试条件同实施例1，测试结果得到该锌离子电池能量存储装置在10 mA·g-1时首圈比容量可达到99.4 mAh·g-1，循环500圈，库伦效率均接近于100%。
以上对本发明所提供的一种锌离子电池储能器件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种锌离子电池储能器件，包括正极、负极和电解液，其特征在于，
所述负极为金属锌；
所述正极为泡沫镍或石墨烯；
所述电解液包括溶剂、电解质和活性物质，所述溶剂为水，电解质为锌盐和碱，活性物质为靛蓝二磺酸钠，电解液中碱的浓度为4 mol/L~8 mol/L，锌盐的浓度为0.01 mol/L~0.5mol/L，活性物质靛蓝二磺酸钠的浓度为0.01 mol/L~0.5 mol/L。
2.根据权利要求1所述的锌离子电池储能器件，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的锌离子电池储能器件，其特征在于，所述锌盐为醋酸锌、氯化锌、硝酸锌中的一种。
4.根据权利要求1所述的锌离子电池储能器件，其特征在于，所述负极的形貌为金属片状。
5.根据权利要求1所述的锌离子电池储能器件，其特征在于，所述储能器件还包括用于负载正极的正极集流体，所述正极集流体为铜箔、铝箔、不锈钢箔中的一种。
6.根据权利要求1所述的锌离子电池储能器件，其特征在于，所述储能器件还包括用于装载正极、负极电解液的壳体。
7.根据权利要求1所述的锌离子电池储能器件，其特征在于，所述储能器件还包括位于正极和负极之间的隔膜，所述隔膜的材料为聚丙烯膜、聚乙烯膜。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005235485A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン形空気亜鉛電池 |
| CN107946624A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-04-20 | 常州大学 | 一种基于靛蓝衍生物的水系全有机液流电池及其组建方法和应用 |
| CN111326725A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-23 | 青海民族大学 | 一种锂离子有机正极材料、制备方法及应用 |
| CN112567551A (zh) * | 2018-08-15 | 2021-03-26 | 魁北克电力公司 | 电极材料和它们的制备方法 |
| CN112909313A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 南开大学 | 一种柔性一体化水系储能器件大规模连续制备方法 |
| CN113471550A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-01 | 浙江恒威电池股份有限公司 | 一种双活性离子增强可充放电混合锌离子电池储能器件 |
| WO2023044969A1 (zh) * | 2021-09-24 | 2023-03-30 | 天津大学 | 一种锌基电化学储能器件 |
| CN115872387A (zh) * | 2022-11-11 | 2023-03-31 | 江苏大学 | 自模板制备氮硫共掺杂碳材料的方法及其储锂/钠应用 |
| CN116936955A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-10-24 | 大连理工大学 | 一种基于盐包水电解质的氯离子电池及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017218643A1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Aqueous batteries with a mediator-ion solid state electrolyte |
-
2023
- 2023-12-11 CN CN202311686650.1A patent/CN117393870B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005235485A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン形空気亜鉛電池 |
| CN107946624A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-04-20 | 常州大学 | 一种基于靛蓝衍生物的水系全有机液流电池及其组建方法和应用 |
| CN112567551A (zh) * | 2018-08-15 | 2021-03-26 | 魁北克电力公司 | 电极材料和它们的制备方法 |
| CN111326725A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-23 | 青海民族大学 | 一种锂离子有机正极材料、制备方法及应用 |
| CN112909313A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 南开大学 | 一种柔性一体化水系储能器件大规模连续制备方法 |
| CN113471550A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-01 | 浙江恒威电池股份有限公司 | 一种双活性离子增强可充放电混合锌离子电池储能器件 |
| WO2023044969A1 (zh) * | 2021-09-24 | 2023-03-30 | 天津大学 | 一种锌基电化学储能器件 |
| CN115872387A (zh) * | 2022-11-11 | 2023-03-31 | 江苏大学 | 自模板制备氮硫共掺杂碳材料的方法及其储锂/钠应用 |
| CN116936955A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-10-24 | 大连理工大学 | 一种基于盐包水电解质的氯离子电池及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 靛蓝锌离子络合物的结构及其光学性质的理论研究;汪丰云等;《高等学校化学学报》;20090630;全文 * |
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