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专利号: 2021103820290
申请人: 湖南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-15
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

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,控制锆酸四0

丁酯:水:乙醇:KOH的摩尔比为1:3:10:1. 将该混合物在60C下保温14天,直至形成粉末状0

固体;最后将该固体在800C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);

‑1

(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 HCl溶液‑1

中,记为苯胺溶液,所述苯胺、1mol∙L HCl溶液的比为0.1 ‑ 0.5 mL:9 ‑ 35 mL;将过硫酸‑1 ‑1

铵溶解于1mol∙L HCl溶液中,记为过硫酸铵溶液,所述过硫酸铵、1mol∙L HCl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;

0

(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155C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 ‑60 mL)。

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‑1

所述苯胺溶液中苯胺、1mol∙L HCl溶液的用量比为0.3 mL:24 mL;所述过硫酸铵溶液中过‑1

硫酸铵、1mol∙L HCl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。