CN108574085A - 一种低温锌离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池技术领域，具体为一种低温锌离子电池。本发明锌离子电池包括正极、负极、低温电解液，所述正极材料包括醌类等含羰基官能团的有机物、能够可逆脱嵌Zn2+、Li+、Na+的嵌入化合物、或普鲁士蓝衍生物；所述负极包括金属锌片、锌箔、锌粉、粉末多孔锌电极、锌合金、或涂敷/沉积在其它导电基底上的锌基材料；所述低温电解液以乙酸乙酯及其衍生物、或酮类及其衍生物作为溶剂，以有机锌盐或无机锌盐作为溶质，浓度为0.01‑10 mol/L。本发明的锌离子电池通过正极烯醇化反应和负极锌溶解/析出机理进行可逆充放电，在极低温度(‑70℃)下仍表现出较高的比容量和能量密度、长循环寿命及优异的功率性能。

Description

一种低温锌离子电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种锌离子电池。
背景技术
面临能源危机及环境污染的重要问题，对绿色清洁能源的有效开发和利用成为至关重要的解决手段。然而，可再生能源如太阳能、风能、潮汐能等新型能源具有不连续的特点，其有效利用需要高效且可循环利用的储能设备，可将不连续的可再生能源整合入电网及能源基础设施电气化应用中。可充二次电池及电容器等储能体系的开发和应用是实现该目标的有效途径。目前多种类型的二次电池已被开发，包括商业化的铅酸电池和锂离子电池，已被广泛应用于电动汽车、手机移动通讯、电脑等领域。尽管锂离子电池能够表现出高能量密度、长循环寿命，但是，高成本和安全问题仍是妨碍其应用于大规模储能的重要因素。占据大半电池市场的铅酸电池成本较低，这一优点有利于大规模储能，但是铅本身具有毒性，可造成环境隐患，且能量密度和循环寿命十分有限。其他商业化二次电池，如镍镉电池、镍氢电池，也受到环境污染、循环寿命差、成本高等缺陷的限制。因此，开发低成本、高能量密度、长循环寿命的储能体系是十分重要的研究方向。
目前诸多新型电池体系被相继报道，除锂离子电池外，还包括基于Na+、K+、Mg2+、Zn2 +、Ni2+、Al3+或混合型的金属离子电池。其中，以Zn2+作为电荷转移活性物质的锌离子电池，采用资源丰富、成本低、环境友好、具有高比容量(820 mAh/g)的金属锌作为负极材料，加以寻找合适的正极材料，组装而成的锌离子电池具有十分广阔的发展前景，可用于大型储能。目前过渡金属氧化物及普鲁士蓝衍生物是目前主要研究的锌离子电池正极材料，它们仍存在循环寿命有限或比容量/能量密度低的缺陷。因此，寻找具有高比容量、高充放电可逆性的正极材料是提高锌离子电池性能的重要方向。传统的无机电极材料是通过Zn2+在晶格中的嵌入/脱出实现可逆充放电，由于Zn2+在晶格中不断穿梭，正极材料在重复的充放电过程中难以避免会发生结构改变，从而造成电池循环寿命十分有限。具有羰基官能团的有机物，如醌类，可以通过羰基与金属离子M(M=Li+,Na+等)的可逆烯醇化反应(形成-C-O-M键)实现电荷的可逆存储。这一完全不同的充放电机理避免了离子在电极材料晶格中嵌入/脱出对电极材料结构的改变，为实现电池的长循环寿命提供了基础，并且具有更快的反应动力学。因此，以含有羰基官能团的有机物作为电极活性物质是制备具有长循环寿命、高能量密度、优异功率性能的锌离子电池的重要研究策略。
另外，目前各国针对电池的发展规划都以提升能量密度和循环性能为目标。自二次电池商业化以来，随着新材料、新体系的不断开发应用，当前的储能体系实现了能量密度、功率密度及循环寿命等性能的显著提升，促进了二次电池在诸多领域的广泛应用。但是，与此同时，其对应用环境的适应能力较差的问题日益突出，不能满足人们对于特殊环境中使用的需求。如目前占据二次电池重要市场的锂离子电池，虽然实现了常温下可表现高能量密度、高功率密度及长循环寿命，但低温环境下的性能十分有限，在低于-30℃的环境下几乎无法正常使用。因此，电池低温性能的不足成为电池发展推广的主要瓶颈之一，解决电池低温下性能差的问题、提高电池的低温性能以拓展其使用范围成为亟待解决的重要问题。
电池低温性能差的主要原因来自于低温下电解液熔点高，低温下凝固或半凝固，离子电导率剧烈下降、电极与电解液界面阻抗急剧增加及离子扩散速度减缓等因素有关。目前针对电池低温性能不足的缺陷采取的外在手段主要包括对电池进行加热、营造恒温小环境等，虽然能够一定程度上提高电池在低温环境中的性能，但是造成了使用成本增加和外加设备负担的问题。最直接且有效的方法之一即是优化和改善电解液以提高电池低温性能。理想的用于低温环境的电解液应具有以下特点：高电导率；高分解电压；高稳定性，具有宽温度窗口；环境效应小；惰性，不与电极材料发生反应。开发低熔点、宽温度窗口下具有高电导率的电解液是提高电池低温性能行之有效的重要方法。
因此，开发一种基于低温电解液的锌离子电池具有十分重要的意义，可作为一种低成本、高能量密度、宽温度范围内均表现出优异电化学性能的新型储能体系，在大型储能等领域具有十分广阔的前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于低温电解液的低成本、长循环寿命、高能量密度、且低温性能优异的锌离子电池。
本发明提供的锌离子电池，以醌类等含羰基官能团的有机物、能够可逆脱嵌Zn2+、Li+、Na+的嵌入化合物，或普鲁士蓝衍生物等作为正极活性物质，以锌基材料作为负极活性物质，以乙酸乙酯或丙酮及其衍生物作为溶剂、有机锌盐及无机锌盐作为溶质的溶液作为电解液；电解液中的 该剂具有较低的熔点、低温下表现出较高的离子电导率等优点。
本发明中，所述低温电解液中，溶质除阳离子Zn2+外，还可以包括Li+、Na+、 K+、 Mg2 +、 Ni2+、 Al3+等其他阳离子，还包括添加剂。
本发明中，以醌类等含有羰基官能团的有机物作为正极活性材料时，锌离子电池工作机理是：电池放电时，电解液中的Zn2+与正极材料上的羰基(-C=O)进行可逆的烯醇化反应，形成-C-O-Zn-O-C-键，实现Zn2+的可逆储存；同时，负极锌基材料上发生锌的溶解，形成Zn2+进入电解液中，该过程伴随电子在外电路中由负极流向正极；充电过程与之相反，Zn2+从正极材料上重新回到电解液中，-C-O-Zn-O-C-键重新变为羰基，同时伴随电解液中的Zn2+沉积在负极上，电子在外电路中由正极流向负极。该反应机理涉及的正极材料的可逆烯醇化反应和负极上锌的溶解/沉积过程具有很快的反应动力学，且能够进行超长的可逆循环而容量几乎不发生衰减。
反应机理如下：
正极：2R-C=O+ Zn2++2e-↔R-C-O-Zn-O-C-R；负极：Zn↔ Zn2++ 2e-
其中，R为有机基团，可包括羰基基团。
本发明中，所述的含羰基官能团的有机物包括醌类，如芘-4,5,9,10-四酮、聚芘-4,5,9,10-四酮、杯[4]-醌中的一种或几种。
本发明中，所述的能够可逆脱嵌Zn2+、Li+、Na+的嵌入化合物，包括过渡金属M1氧化物、硫化物、磷化物、氯化物中，以及金属元素掺杂M2的上述物质中的一种或几种；其中，M1=Ni、Mn、Fe、Co、Ti、V或Mo，M2= Li、Na、Mg、Al、Zn、Cu、Cr、Mn或La。
本发明中，所述普鲁士蓝衍生物结构式为：AxM[M’(CN)6]y·(H2O)z，A为Li、Na、K、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Cs、Al或Y等金属，M为 Cu、Zn、Ni、Fe、Co、Mn或V，M’或Fe、Co、Cr或Ru等，0≤x≤2，0≤y<<1， 0 ≤ z ≤ 2-x+6y。
本发明中，正极可由如下流传制备得到：将正极活性物质与导电剂、粘结剂混合制成浆料，涂覆在集流体上，真空烘干后裁切，制得极片；或将正极活性物质浆料擀制成膜，真空烘干后裁切压制在集流体上获得电极。所述集流体包括钛箔、不锈钢箔、铝箔、碳布、石墨烯、碳纤维纸、钛网、不锈钢网、铝网中的一种或几种；所述导电剂包括活性炭、乙炔黑、炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、石墨、介孔碳中的一种或几种，导电剂的质量不超过正极膜总质量的30%；所述粘结剂包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、水溶性橡胶、聚乙烯醇(PVA)中的一种或几种，粘结剂质量不超过正极膜总质量的10%。
本发明中，所述锌基负极材料包括金属锌片、锌箔、锌粉、粉末多孔锌电极、锌合金、或涂敷/沉积在其它导电基底上的锌材料等。
本发明中，所述低温电解液采用乙酸乙酯或丙酮及其衍生物作为溶剂，乙酸乙酯及其衍生物，包括乙酰乙酯、乙酰乙酸乙酯、γ-丁内酯的一种或几种；所述丙酮及其衍生物有机溶剂，包括丙酮、丁酮、丁二酮、甲基异丁酮、环丁酮、戊酮、环戊酮、己酮、环己酮，及它们的同分异构体和衍生物中的一种或几种。
本发明中，所述低温电解液采用有机锌盐及无机锌盐作为溶质，包括三氟甲基磺酸锌、双(三氟甲基磺酰亚胺)锌、三(三氟甲基磺酰甲基)离子、高氯酸锌、硫酸锌、硝酸锌、四氟硼酸锌、氯化锌、氟化锌、溴化锌、碘化锌中的一种或几种。
本发明中，锌盐浓度范围为0.01-10mol/L。
本发明中，所述低温电解液除了含有Zn2+阳离子外，还可包含Li+, Na+, K+, Mg2+,Ni2+, Al3+中的一种或几种，阴离子包括三氟甲基磺酸离子、双(三氟甲基磺酰亚胺)离子、三(三氟甲基磺酰甲基)离子、高氯酸根、硫酸根、硝酸根、四氟硼酸根、氯离子、氟离子、溴离子、碘离子中的一种或几种。
本发明中，所述添加剂包括碳酸酯类、硼酸酯类、亚硫酸酯类、磺酸内酯类、氟代乙烯酯、聚氧***中的一种或几种。
本发明中，所述添加剂的含量为电解液重量分数的0.1%-10%。
本发明中的锌离子电池通过正极烯醇化反应和负极锌溶解/析出机理进行可逆充放电，在极低温度(-70℃)下仍表现出较高的比容量和能量密度、长循环寿命及优异的功率性能。
具体实施方式
为进一步清楚地说明本发明的技术方案和优点，本发明用以下具体实施例进行说明，但是本发明并不局限于这些例子。
实施例1
在无水无氧条件下，以乙酸乙酯为溶剂，将三氟甲基磺酸锌按照2 mol/L的浓度溶解在乙酸乙酯中，得到该低温电解液。以芘-4,5,9,10-四酮(PTO)作为正极活性物质，与导电剂炭黑和粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在钛网上制得正极极片。以金属锌片作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为352mAh g-1 (基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为248 mAh g-1，超低温-70℃时容量仍达到170 mAh g-1。
实施例2
在无水无氧条件下，以乙酸乙酯为溶剂，将三氟甲基磺酸锌按照2 mol/L的浓度溶解在乙酸乙酯中，得到该低温电解液。以聚芘-4,5,9,10-四酮(PPTO)作为正极活性物质，与导电剂活性炭和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在钛网上制得正极极片。以金属锌箔作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为190 mAh g-1 (基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为128 mAh g-1，超低温-70℃时容量仍达到103 mAh g-1。
实施例3
在无水无氧条件下，以乙酸乙酯为溶剂，将硫酸锌(ZnSO4)按照2 mol/L的浓度溶解在乙酸乙酯中，得到该低温电解液。以杯[4]-醌(CAQ)作为正极活性物质，与导电剂乙炔黑和粘结剂羧甲基纤维素(CMC)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在钛网上制得正极极片。以沉积在石墨烯基底上的锌材料作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为305 mAh g-1 (基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为210 mAh g-1，超低温-70℃时容量仍达到135 mAh g-1。
实施例4
在无水无氧条件下，以丙酮为溶剂，将三氟甲基磺酸锌按照2 mol/L的浓度溶解在丙酮中，得到该低温电解液。以普鲁士蓝衍生物(CuHCF)作为正极活性物质，与导电剂碳纳米管和粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在钛网上制得正极极片。以锌箔作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为52 mAh g-1 (基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为34 mAh g-1，超低温-70℃时容量仍达到23 mAh g-1。
实施例5
在无水无氧条件下，以丙酮为溶剂，将双(三氟甲基磺酰亚胺)锌按照2 mol/L的浓度溶解在丙酮中，得到低温电解液。以α-MnO2作为正极活性物质，与导电剂有序介孔碳(CMK-3)和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在钛网上制得正极极片。以锌箔作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为220 mAh g-1 (基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为151 mAh g-1，超低温-70℃时容量仍达到100 mAh g-1。
实施例6
在无水无氧条件下，以丁二酮为溶剂，将三氟甲基磺酸锌按照2 mol/L的浓度溶解在丁二酮中，得到该低温电解液。以磷酸钒钠(Na3V2(PO4)3)作为正极活性物质，与导电剂石墨和粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在不锈钢网上制得正极极片。以锌箔作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为98 mAh g-1(基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为65 mAh g-1，超低温-70℃时容量仍达到42 mAh g-1。
实施例7
在无水无氧条件下，以丙酮为溶剂，将三氟甲基磺酸锌按照2 mol/L的浓度溶解在丙酮中，得到该低温电解液。以Mo6S8作为正极活性物质，与导电剂碳纤维和粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在铝网上制得正极极片。以粉末多孔锌电极作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为90 mAh g-1 (基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为61 mAh g-1，超低温-70℃时容量仍达到41 mAh g-1。
实施例8
在无水无氧条件下，以乙酸乙酯为溶剂，将硝酸锌(ZnNO3)按照1 mol/L的浓度溶解在乙酸乙酯中，得到该低温电解液。以锰酸锂(LiMn2O4)作为正极活性物质，与导电剂碳纤维和粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)按照质量比6:3:1的比例混合制成浆料，擀制成膜后烘干，裁切后压制在铝网上制得正极极片。以锌箔作为负极，组装成锌离子扣式电池。组装好的锌离子电池在电化学工作站上以0.1C倍率进行充放电测试，常温25℃下比容量为108 mAh g-1 (基于正极活性物质质量计算)，低温-40℃下比容量为75 mAh g-1，超低温-70℃时容量达到45mAh g-1。
表1采用不同电极材料和电解液的低温锌离子电池的性能比较
。

Claims (10)

1.一种低温锌离子电池，其特征在于，以醌类含羰基官能团的有机物、能够可逆脱嵌Zn2 +、Li+、Na+的嵌入化合物，或普鲁士蓝衍生物作为正极活性物质，以锌基材料作为负极活性物质，以乙酸乙酯或丙酮及其衍生物作为溶剂、有机锌盐或无机锌盐作为溶质的溶液作为电解液。
2.根据权利要求1所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述电解液中，除阳离子Zn2+外，还有其他阳离子Li+、Na+、 K+、 Mg2+、 Ni2+、 Al3+中的一种或几种；还包括添加剂。
3. 根据权利要求1或2所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述的醌类等含羰基官能团的有机物选自芘-4,5,9,10-四酮、聚芘-4,5,9,10-四酮、杯[4]-醌中的一种或几种；所述的能够可逆脱嵌Zn2+、Li+、Na+的嵌入化合物选自过渡金属M1氧化物、硫化物、磷化物、氯化物，以及掺杂金属元素M2的上述物质中的一种或几种；其中，M1为Ni、Mn、Fe、Co、Ti、V或Mo，M2为 Li、Na、Mg、Al、Zn、Cu、Cr、Mn或La；所述的普鲁士蓝衍生物结构式为AxM[M’(CN)6]y·(H2O)z，其中A为Li、Na、K、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Cs、Al或Y，M为 Cu、Zn、Ni、Fe、Co、Mn或V，M’ 为Fe、Co、Cr或Ru，0≤x≤2，0≤y<<1， 0 ≤ z ≤ 2-x+6y。
4.根据权利要求3所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述的锌基材料为金属锌片、锌箔、锌粉、粉末多孔锌电极或锌合金，或涂敷/沉积在其它导电基底上的锌材料。
5.根据权利要求1、2或4所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述的乙酸乙酯及其衍生物，为乙酰乙酯、乙酰乙酸乙酯、γ-丁内酯的一种或几种；所述酮类及其衍生物有机溶剂，为丙酮、丁酮、丁二酮、甲基异丁酮、环丁酮、戊酮、环戊酮、己酮、环己酮，及它们的同分异构体和衍生物中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述的锌溶质包括有机锌盐及无机锌盐，选自三氟甲基磺酸锌、双(三氟甲基磺酰亚胺)锌、三(三氟甲基磺酰甲基)锌、高氯酸锌、硫酸锌、硝酸锌、四氟硼酸锌、氯化锌、氟化锌、溴化锌、碘化锌中的一种或几种。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述的低温电解液中，所含锌离子的浓度范围为0.01~10 mol/L。
8.根据权利要求7所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述的低温电解液中，阴离子为三氟甲基磺酰离子、双(三氟甲基磺酰亚胺)离子、三(三氟甲基磺酰甲基)离子、硫酸根、硝酸根、四氟硼酸根、氯离子、氟离子、溴离子、碘离子中的一种或几种。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述低温电解液中，添加剂为碳酸酯类、硼酸酯类、亚硫酸酯类、磺酸内酯类、氟代乙烯酯、聚氧***中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的低温锌离子电池，其特征在于，所述添加剂的含量为电解液重量的0.1%-10%。
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Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109994785A (zh) * 2018-12-30 2019-07-09 华中科技大学 一种锌有机电池及应用
CN110444822A (zh) * 2019-08-15 2019-11-12 哈尔滨工业大学 一种一体化准固态锌离子电池的制备方法
CN110482516A (zh) * 2019-08-06 2019-11-22 河北大学 一种用于可充锌基电池的正极及可充锌基电池
CN110534808A (zh) * 2019-08-06 2019-12-03 河北大学 一种用于可充锌电池的阻燃有机电解液及可充锌电池
CN110727155A (zh) * 2019-11-21 2020-01-24 烟台大学 一种电致变色/储能双功能器件及其应用
CN110994045A (zh) * 2019-11-20 2020-04-10 瑞海泊(青岛)能源科技有限公司 锌离子电池及其制作方法
CN111416129A (zh) * 2019-01-04 2020-07-14 中国科学院福建物质结构研究所 一种酸碱非对称电解液锌-醌电池
CN111509306A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 河北大学 一种用于可充锌离子电池的电解液、其制备方法及可充锌离子电池
CN111600081A (zh) * 2020-06-02 2020-08-28 南开大学 一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池
CN111916709A (zh) * 2020-08-13 2020-11-10 电子科技大学 一种用于水系锌离子混合储能装置的电极材料的制备方法
CN111916720A (zh) * 2020-07-30 2020-11-10 山东大学 水系可充锌离子电池合金型负极材料及其制备方法与应用
KR20210060910A (ko) * 2019-11-19 2021-05-27 순천향대학교 산학협력단 프러시안 블루 유사체 양극을 포함하는 아연 이온 이차 전지
CN113140807A (zh) * 2021-04-21 2021-07-20 浙江大学 一种具有不燃性的水系电池
CN113782710A (zh) * 2021-09-17 2021-12-10 中国计量大学 一种高性能可充放电水系锌碘电池及其制备方法
US20220006088A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 Huazhong University Of Science And Technology Zinc organic battery and application thereof
CN113921900A (zh) * 2021-09-24 2022-01-11 天津大学 一种锌基电化学储能器件
CN114094208A (zh) * 2021-10-13 2022-02-25 瑞海泊有限公司 用于水系锌离子电池的电解液和水系锌离子电池
CN114388901A (zh) * 2021-12-06 2022-04-22 华中科技大学 一种水系锌离子电池电解液以及电池
CN114628801A (zh) * 2022-03-21 2022-06-14 中国科学院化学研究所 一种基于氘代水的水系电解质、其制备方法及在金属离子二次电池中的应用
CN114695975A (zh) * 2022-03-21 2022-07-01 电子科技大学 一种低温柔性锌离子电池的制备方法
CN114695973A (zh) * 2022-03-21 2022-07-01 电子科技大学 一种低温锌离子电池的制备方法
CN114865110A (zh) * 2022-05-10 2022-08-05 吉林大学 一种pH值稳定的混合水系锌离子电池电解液及应用
CN117613432A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 中南大学 包含兼具酮基和酯基的酰酸酯类c5~8烷类链状有机添加剂的水系锌离子电池复合电解液及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60258861A (ja) * 1984-06-06 1985-12-20 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ電池の製造方法
CN103378370A (zh) * 2012-04-24 2013-10-30 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂铁电池用碘化锂有机电解液及其制备方法
CN103915647A (zh) * 2014-03-31 2014-07-09 上虞安卡拖车配件有限公司 一种低温锂离子电池
CN104885286A (zh) * 2012-12-20 2015-09-02 索尔维公司 含n杂环阴离子的盐作为电解质中的组分
CN106169611A (zh) * 2016-09-17 2016-11-30 复旦大学 一种以乙酸乙酯为溶剂的低温电解液
CN106374141A (zh) * 2016-09-04 2017-02-01 复旦大学 一种基于酮基溶剂的低温电解液
CN107565134A (zh) * 2017-07-22 2018-01-09 复旦大学 基于芘‑4,5,9,10‑四酮正极和锌负极的水系锌离子电池

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60258861A (ja) * 1984-06-06 1985-12-20 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ電池の製造方法
CN103378370A (zh) * 2012-04-24 2013-10-30 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂铁电池用碘化锂有机电解液及其制备方法
CN104885286A (zh) * 2012-12-20 2015-09-02 索尔维公司 含n杂环阴离子的盐作为电解质中的组分
CN103915647A (zh) * 2014-03-31 2014-07-09 上虞安卡拖车配件有限公司 一种低温锂离子电池
CN106374141A (zh) * 2016-09-04 2017-02-01 复旦大学 一种基于酮基溶剂的低温电解液
CN106169611A (zh) * 2016-09-17 2016-11-30 复旦大学 一种以乙酸乙酯为溶剂的低温电解液
CN107565134A (zh) * 2017-07-22 2018-01-09 复旦大学 基于芘‑4,5,9,10‑四酮正极和锌负极的水系锌离子电池

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109994785A (zh) * 2018-12-30 2019-07-09 华中科技大学 一种锌有机电池及应用
CN111416129A (zh) * 2019-01-04 2020-07-14 中国科学院福建物质结构研究所 一种酸碱非对称电解液锌-醌电池
CN111416129B (zh) * 2019-01-04 2021-07-20 中国科学院福建物质结构研究所 一种酸碱非对称电解液锌-醌电池
CN110482516B (zh) * 2019-08-06 2021-05-28 河北大学 一种用于可充锌基电池的正极及可充锌基电池
CN110482516A (zh) * 2019-08-06 2019-11-22 河北大学 一种用于可充锌基电池的正极及可充锌基电池
CN110534808A (zh) * 2019-08-06 2019-12-03 河北大学 一种用于可充锌电池的阻燃有机电解液及可充锌电池
CN110534808B (zh) * 2019-08-06 2021-07-30 河北大学 一种用于可充锌电池的阻燃有机电解液及可充锌电池
CN110444822A (zh) * 2019-08-15 2019-11-12 哈尔滨工业大学 一种一体化准固态锌离子电池的制备方法
KR102406480B1 (ko) * 2019-11-19 2022-06-08 순천향대학교 산학협력단 프러시안 블루 유사체 양극을 포함하는 아연 이온 이차 전지
KR20210060910A (ko) * 2019-11-19 2021-05-27 순천향대학교 산학협력단 프러시안 블루 유사체 양극을 포함하는 아연 이온 이차 전지
CN110994045B (zh) * 2019-11-20 2022-02-08 瑞海泊(青岛)能源科技有限公司 锌离子电池及其制作方法
CN110994045A (zh) * 2019-11-20 2020-04-10 瑞海泊(青岛)能源科技有限公司 锌离子电池及其制作方法
CN110727155B (zh) * 2019-11-21 2021-11-30 烟台大学 一种电致变色/储能双功能器件及其应用
CN110727155A (zh) * 2019-11-21 2020-01-24 烟台大学 一种电致变色/储能双功能器件及其应用
CN111509306B (zh) * 2020-04-26 2021-06-25 河北大学 一种用于可充锌离子电池的电解液、其制备方法及可充锌离子电池
CN111509306A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 河北大学 一种用于可充锌离子电池的电解液、其制备方法及可充锌离子电池
CN111600081A (zh) * 2020-06-02 2020-08-28 南开大学 一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池
US11522192B2 (en) * 2020-07-03 2022-12-06 Huazhong University Of Science And Technology Zinc organic battery and application thereof
US20220006088A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 Huazhong University Of Science And Technology Zinc organic battery and application thereof
CN111916720A (zh) * 2020-07-30 2020-11-10 山东大学 水系可充锌离子电池合金型负极材料及其制备方法与应用
CN111916709A (zh) * 2020-08-13 2020-11-10 电子科技大学 一种用于水系锌离子混合储能装置的电极材料的制备方法
CN113140807A (zh) * 2021-04-21 2021-07-20 浙江大学 一种具有不燃性的水系电池
CN113782710A (zh) * 2021-09-17 2021-12-10 中国计量大学 一种高性能可充放电水系锌碘电池及其制备方法
CN113921900B (zh) * 2021-09-24 2024-04-12 天津大学 一种锌基电化学储能器件
CN113921900A (zh) * 2021-09-24 2022-01-11 天津大学 一种锌基电化学储能器件
WO2023044969A1 (zh) * 2021-09-24 2023-03-30 天津大学 一种锌基电化学储能器件
CN114094208A (zh) * 2021-10-13 2022-02-25 瑞海泊有限公司 用于水系锌离子电池的电解液和水系锌离子电池
CN114388901A (zh) * 2021-12-06 2022-04-22 华中科技大学 一种水系锌离子电池电解液以及电池
CN114628801A (zh) * 2022-03-21 2022-06-14 中国科学院化学研究所 一种基于氘代水的水系电解质、其制备方法及在金属离子二次电池中的应用
CN114695975A (zh) * 2022-03-21 2022-07-01 电子科技大学 一种低温柔性锌离子电池的制备方法
CN114695973A (zh) * 2022-03-21 2022-07-01 电子科技大学 一种低温锌离子电池的制备方法
CN114865110A (zh) * 2022-05-10 2022-08-05 吉林大学 一种pH值稳定的混合水系锌离子电池电解液及应用
CN114865110B (zh) * 2022-05-10 2024-04-12 吉林大学 一种pH值稳定的混合水系锌离子电池电解液及应用
CN117613432B (zh) * 2024-01-24 2024-04-09 中南大学 水系锌离子电池复合电解液及其制备方法和应用
CN117613432A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 中南大学 包含兼具酮基和酯基的酰酸酯类c5~8烷类链状有机添加剂的水系锌离子电池复合电解液及其制备方法和应用

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