CN116063875A - 有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用 - Google Patents

有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用，所述有机柱撑蒙脱土由十烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种或至少两种的组合对蒙脱土进行柱撑得到。通过将有机阳离子***到蒙脱土的层状结构之间，扩大了蒙脱土的层间距，为锌离子传输提供了更宽阔的通道。将所述有机柱撑蒙脱土作为保护材料涂覆在负极上形成保护层，保护层的存在隔绝了锌负极与酸性电解液的直接接触，减弱了负极的腐蚀抑制了锌枝晶的生长，从而改善锌离子电池的电化学性能。

Description

有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用
技术领域
本发明属于锌离子电池技术领域，涉及一种有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用。
背景技术
在各种电化学***中，锂离子电池在能量密度、使用寿命和存储稳定性方面均处于领先地位。然而，安全问题、高成本和有限的锂资源阻碍了锂离子电池的持续广泛利用和后续发展。由于锌离子电池在安全、成本方面的极大优势，以及可接受的能量密度，被认为是锂离子电池在特定领域的理想替代品。
水系锌离子电池不可避免的会出现锌负极腐蚀和正极溶解的问题，另外，锌枝晶的生长也是困扰锌离子电池进一步发展的重大挑战。在锂金属电池研究的启发下，许多研究已经证明了表面和界面改性对抑制枝晶生长和副反应的好处，这通常可以通过使用具有精心设计的支撑或表面保护层来实现。一般来说，电极保护材料应具有高比表面积、优良的电子导电性、稳定的结构和丰富的锌沉积功能位点等特性。并且能够抑制枝晶生长和副反应，但允许Zn2+离子的扩散和沉积。一些例子包括使用原子层沉积的超薄TiO2涂层、纳米多孔CaCO3的滴铸和Al2O3的沉积。尽管这些材料可以防止枝晶生长以及锌负极的腐蚀，但锌离子通过这些涂层材料的扩散受到严重限制并影响电池性能，且这些材料一般价格昂贵，制备工艺复杂，不利于工业化。
天然粘土在世界各地都很丰富，由于其储量丰富，开采方便，粘土矿物的平均价格相对较低。无机天然粘土通常由铝和镁硅酸盐组成。在化学水平上，硅酸盐层通常由Si-O四面体和Al-O八面体的交替组成。硅酸盐层分为1:1型和2:1型。
蒙脱土是研究最为广泛的粘土材料，它符合多数层状粘土材料的特征，层间和片层界面及边缘处可交换的阳离子为进行离子交换提供了可能。薄片由夹在两层Si-O四面体之间的一层Al-O八面体形成。层间充当交换性阳离子运输的高速通道，Zn2+在电场的驱动下迁移到片层的空隙中。然而，常规的粘土材料虽然具有有利于离子传输的通道，但是由于层间距较小，不利于锌离子的快速传输，对锌离子电池性能是不利的。
因此，如何针对水系锌离子电池设置保护层，解决锌负极腐蚀和正极溶解的问题，抑制枝晶生长和副反应，同时实现锌离子的快速传输，保持锌离子优异的电池性能，成为了本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用，所述有机柱撑蒙脱土由十烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种或至少两种的组合对蒙脱土进行柱撑得到。
优选地，所述有机柱撑蒙脱土为十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土。
优选地，所述有机柱撑蒙脱土的制备方法包括：将柱撑剂、蒙脱土与水混合，进行反应，离心收集沉淀，干燥，即得；
所述柱撑剂选自十烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述反应的温度为60-80℃，例如60℃、62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃等，所述反应的时间为2-4h，例如2h、2.2h、2.5h、2.8h、3h、3.2h、3.5h、3.8h、4h等。
优选地，所述柱撑剂与蒙脱土的质量比为(0.5-1.0):(2.0-4.0)。
上述(0.5-1.0)中的具体数值例如0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0等。
上述(2.0-4.0)中的具体数值例如2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0等。
所述柱撑剂与蒙脱土的质量比进一步优选为0.3-0.4，例如0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4等。
优选地，所述混合的方式包括：将柱撑剂水溶液滴加入蒙脱土水悬浮液中。
优选地，所述柱撑剂水溶液中柱撑剂的浓度为1.5-1.0g/50mL。
优选地，所述蒙脱土水悬浮液中蒙脱土的浓度为2.0-4.0g/100mL。
优选地，所述蒙脱土水悬浮液由蒙脱土与水混合搅拌0.5-2h得到：
优选地，所述离心的速度为4000-6000转/分，例如4000转/分、4200转/分、4500转/分、4800转/分、5000转/分、5200转/分、5500转/分、5800转/分、6000转/分等。
优选地，所述将柱撑剂、蒙脱土与水混合前还包括用水对蒙脱土进行洗涤，干燥。
优选地，所述洗涤的方式包括将蒙脱土与水混合，搅拌，离心，收集沉淀。
优选地，所述洗涤中的离心具体包括：先在2000-4000转/分下离心，收集沉淀，并将上悬液在8000-10000转/分下离心，收集沉淀。
上述2000-4000转/分中的具体数值例如2000转/分、2200转/分、2500转/分、2800转/分、3000转/分、3200转/分、3500转/分、3800转/分、4000转/分等。
上述8000-10000转/分中的具体数值例如8000转/分、8200转/分、8500转/分、8800转/分、9000转/分、9200转/分、9500转/分、9800转/分、10000转/分等。
第二方面，本发明提供一种水性锌离子电池，所述锌离子电池包括锌负极、有机柱撑蒙脱土、粘结剂、正极和隔膜；
所述有机柱撑蒙脱土由十烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种或至少两种的组合对蒙脱土进行柱撑得到。
优选地，所述有机柱撑蒙脱土为十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土。
优选地，所述有机柱撑蒙脱土的制备方法如第一方面所述，此处不再赘述。
实验发现，有机柱撑蒙脱土的制备方法中，反应温度、时间、所涉及的离心转速对于制备得到的水性锌离子电池的性能影响很小，因此本领域技术人员可自行设计上述参数，理论上均能实现本发明的效果。
第三方面，本发明提供一种如第二方面所述的水性锌离子电池的制备方法，所述制备方法包括：将有机柱撑蒙脱土、粘结剂与溶剂混合，形成浆料，将浆料涂覆于锌负极上，干燥后，与正极和隔膜进行组装，即得。
优选地，所述有机柱撑蒙脱土与粘结剂的重量比为(8-10):1。
上述(8-10)中的具体数值例如8、8.2、8.4、8.6、8.8、9、9.2、9.4、9.6、9.8、10等。
当粘结剂(PVDF等)与有机柱撑蒙脱土的比偏低时，会导致水性锌离子电池负极保护层的粘附性不好，容易从负极表面脱落，这是由于柱撑蒙脱土的含量太高，而粘结剂的含量太少，所形成的保护层涂覆材料容易脱落，对负极的保护力度不够，不能有效抑制锌负极枝晶的生长，进而造成水性锌离子电池的可逆容量减小，容量保持率降低。当粘结剂与有机柱撑蒙脱土的比偏高时，粘结剂的含量太多，导致电池内阻增大，同时柱撑蒙脱土的含量减小，导致水性锌离子电池的比容量和容量保持率的降低。因此，为达到最佳的效果，最好选择上述比例。
优选地，所述混合在15-40℃下进行，例如15℃、17℃、20℃、22℃、25℃、27℃、30℃、32℃、35℃、37℃、40℃等，所述混合的时间为12-24h，例如12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h等。
优选地，所述混合在磁力搅拌或机械搅拌下进行。
优选地，所述干燥的温度为60-80℃，例如60℃、62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃等。
优选地，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。
优选地，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮。
优选地，所述锌负极包括锌箔。
优选地，所述正极包括氧化锰电极。
优选地，所述隔膜包括玻璃纤维膜。
优选地，所述涂覆的方式包括但不限于用涂布器涂覆。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明选用天然的蒙脱土矿物作为原材料，考虑到蒙脱土层间具有可进行离子交换的金属离子(Na+，Al3+等)存在，提出用十烷基三甲基溴化铵等有机阳离子对蒙脱土原土进行柱撑，柱撑后的蒙脱土具有扩展且稳健的纳米级层间隧道，有利于锌离子的快速传输，这保证了锌离子电池在深循环期间具有出色的循环稳定性，作为锌离子电池电极保护材料涂覆在锌负极上，能大大提升锌离子电池的性能。
本发明所述锌离子电池电极保护材料中，以十烷基三甲基溴化铵等有机阳离子***到蒙脱土的层状结构之间，实现了层间距的扩张，为锌离子传输提供了更宽阔的通道，有利于水性锌离子电池电极保护材料中锌离子的快速传输；蒙脱土中***的有机阳离子为蒙脱土的层状结构提供了强有力的支撑，提升了水性锌离子电池电极保护材料的结构稳定性，以满足水性锌离子电池的深度循环；应用本发明所述电极保护材料组装的水性锌离子电池具有优异的可逆容量和循环稳定性。
本发明有机柱撑蒙脱土的制备方法中，使用的原料来源广泛且价廉易得；工艺简单，实验条件要求较低、生产成本较低且符合产业化的要求。
本发明通过在锌负极表面涂覆电极保护材料得到具有保护层的负极，防止酸性水性电解质与锌负极的直接接触，从而抑制锌负极的腐蚀，抑制了锌枝晶的生长，避免了水性锌离子电池的容量迅速衰减等问题，有效地改善了水性锌离子电池的性能。
附图说明
图1是实施例1中十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土的透射电镜表征结果图。
图2是实施例1中十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土与对比例1中未柱撑的蒙脱土的X射线衍射图。
图3是实施例1中十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土与对比例1中未柱撑的蒙脱土的小角(3-10°)X射线衍射图。
图4是由实施例1中十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土作为电极保护材料组装得到的水性锌离子扣式电池在0.1Ag-1的电流密度下的循环测试图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例中，若无特殊说明，所有的试剂及耗材均购自本领域常规试剂厂商；若无特殊说明，所用的实验方法和技术手段均为本领域常规的方法和手段。
蒙脱土原土为浙江丰虹新材料股份有限公司生产的米白色钠基蒙脱土。
实施例1
本实施例提供一种十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.蒙脱土原土用去离子水搅拌分散，然后在3000转/分下离心10分钟。第一次离心后，将上悬液再次以9000转/分离心3分钟。收集的沉淀物在60℃下真空干燥，然后研磨，过筛(200目)，得到洗涤后的蒙脱土原土。
S2.将十烷基三甲基溴化铵(0.70g)溶解在去离子水中(50mL)中形成透明溶液。
S3.将步骤S1洗涤得到的蒙脱土原土(2.0g)均匀分散在100mL去离子水中，然后搅拌0.5小时以获得均匀的蒙脱土悬浮液。
S4.然后将S2所得溶液滴加至S3所得悬浮液，混合液在80℃下保持搅拌3小时。反应后，将混合物以5000转/分离心5分钟收集沉淀，然后用去离子水洗涤。最后将收集到的有机改性蒙脱土在60℃下真空干燥，然后研磨、过筛并收集备用。
实施例2
本实施例提供一种十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.蒙脱土原土用去离子水搅拌分散，然后在3000转/分下离心10分钟。第一次离心后，将上悬液再次以9000转/分离心3分钟。收集的沉淀物在60℃下真空干燥，然后研磨，过筛(200目)。
S2.将十烷基三甲基溴化铵(0.70g)溶解在去离子水中(50mL)中形成透明溶液。
S3.将步骤S1洗涤得到的蒙脱土原土(3.0g)均匀分散在100mL去离子水中，然后搅拌2小时以获得均匀的蒙脱土悬浮液。
S4.然后将S2所得溶液滴加至S3所得悬浮液，混合液在70℃下保持搅拌4小时。反应后，将混合物以6000转/分离心3分钟收集沉淀，然后用去离子水洗涤多次。最后将收集到的有机改性蒙脱土在60℃下真空干燥，然后研磨、过筛并收集备用。
实施例3
本实施例提供一种十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.蒙脱土原土用去离子水搅拌分散，然后在3000转/分下离心10分钟。第一次离心后，将上悬液再次以9000转/分离心3分钟。收集的沉淀物在60℃下真空干燥，然后研磨，过筛(200目)。
S2.将十烷基三甲基溴化铵(1.0g)溶解在去离子水中(50mL)中形成透明溶液。
S3.将步骤S1洗涤得到的蒙脱土原土(4.0g)均匀分散在100mL去离子水中，然后搅拌1.0小时以获得均匀的蒙脱土悬浮液。
S4.然后将S2所得溶液滴加至S3所得悬浮液，混合液在60℃下保持搅拌4小时。反应后，将混合物以4000转/分离心8分钟收集沉淀，然后用去离子水洗涤多次。最后将收集到的有机改性蒙脱土在60℃下真空干燥，然后研磨、过筛并收集备用。
实施例4
本实施例提供一种十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.蒙脱土原土用去离子水搅拌分散，然后在3000转/分下离心10分钟。第一次离心后，将上悬液再次以9000转/分离心3分钟。收集的沉淀物真空干燥，然后研磨，过筛(200目)。
S2.将十烷基三甲基溴化铵(0.50g)溶解在去离子水中(50mL)中形成透明溶液。
S3.将步骤S1洗涤得到的蒙脱土原土(2.0g)均匀分散在100mL去离子水中，然后搅拌1.0小时以获得均匀的蒙脱土悬浮液。
S4.然后将S2所得溶液滴加至S3所得悬浮液，混合液在80℃下保持搅拌2小时。反应后，将混合物以5000转/分离心5分钟收集沉淀，然后用去离子水洗涤多次。最后将收集到的有机改性蒙脱土在60℃下真空干燥，然后研磨、过筛并收集备用。
实施例5
本实施例提供一种十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.蒙脱土原土用去离子水搅拌分散，然后在3000转/分下离心10分钟。第一次离心后，将上悬液再次以9000转/分离心3分钟。收集的沉淀物在60℃下真空干燥，然后研磨，过筛(200目)。
S2.将十烷基三甲基溴化铵(1.0g)溶解在去离子水中(50mL)中形成透明溶液。
S3.将步骤S1洗涤得到的蒙脱土原土(2.0g)均匀分散在100mL去离子水中，然后搅拌2h以获得均匀的蒙脱土悬浮液。
S4.然后将S2所得溶液滴加至S3所得悬浮液，混合液在80℃下保持搅拌3小时。反应后，将混合物以5000转/分离心5分钟收集沉淀，然后用去离子水洗涤多次。最后将收集到的有机改性蒙脱土在60℃下真空干燥，然后研磨、过筛并收集备用。
实施例6
本实施例提供一种十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.蒙脱土原土用去离子水搅拌分散，然后在3000转/分下离心10分钟。第一次离心后，将上悬液再次以9000转/分离心3分钟。收集的沉淀物真空干燥(60℃)，然后研磨，过筛(200目)。
S2.将十烷基三甲基溴化铵(1.0g)溶解在去离子水中(50mL)中形成透明溶液。
S3.将步骤S1洗涤得到的蒙脱土原土(3.0g)均匀分散在100mL去离子水中，然后搅拌0.5小时以获得均匀的蒙脱土悬浮液。
S4.然后将S2所得溶液滴加至S3所得悬浮液，混合液在80℃下保持搅拌3小时。反应后，将混合物以5000转/分离心5分钟收集沉淀，然后用去离子水洗涤多次。最后将收集到的有机改性蒙脱土在60℃下真空干燥，然后研磨、过筛并收集备用。
实施例7
本实施例提供一种十四烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，其步骤与实施例1的区别仅在于，将十烷基三甲基溴化铵(分子量280.29)替换为等摩尔量的十四烷基三甲基溴化铵(分子量336.4，重量0.84g)，其他参照实施例1。
实施例8
本实施例提供一种十八烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，其步骤与实施例1的区别仅在于，将十烷基三甲基溴化铵替换为等摩尔量的十八烷基三甲基溴化铵(分子量392.5，重量0.98g)，其他参照实施例1。
对比例1
本对比例提供一种未柱撑蒙脱土基电极保护材料的制备方法，其与实施例1的区别仅在于，未与十烷基三甲基溴化铵反应进行柱撑，其他参照实施例1，具体步骤如下：
将实施例1的S1步骤洗涤后的蒙脱土原土，在60℃下真空干燥，然后研磨、过筛并收集备用。
柱撑蒙脱土表征
(1)以实施例1制备的十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土进行透射电镜测试，得到的TEM图如图1所示。
(2)以对比例1中未柱撑的蒙脱土和十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土进行X射线衍射，得到的X射线衍射图谱如图2、图3所示；其中，小角XRD衍射图谱清楚地表明(图3)，与蒙脱土原土(7.09°)相比，由十烷基三甲基溴化铵柱撑的蒙脱土(001)晶面峰略微向较低角度(5.00°)移动。根据布拉格方程2dsinθ＝nλ，蒙脱土的层间距被从1.25nm拓宽到1.76nm。证实长链十烷基三甲基溴化铵阳离子确实可以进入蒙脱土的层间并起到拓宽层间距的作用。
锌离子电池长循环测试
利用实施例1-8、对比例1中的电极保护材料制备水系锌离子电池，方法如下：
称取聚偏二氟乙烯(PVDF)，电极保护材料，在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中室温混合成浆料(PVDF与电极保护材料的质量比为1:9)，并将浆料用涂布器涂布在锌箔上，并在真空干燥箱中60-80℃干燥，然后裁成直径14mm圆盘，得到负极。以玻璃纤维膜为隔膜，氧化锰电极为正极，将正极、负极与隔膜组装后得到水系锌离子扣式电池。
将水性锌离子扣式电池在0.1Ag-1的电流密度下进行循环性能测试，循环次数为100次，得到循环100次后的放电容量(可逆容量)与容量保持率数据见表1，示例图见图4(实施例1)。
表1
Figure BDA0004060985150000121
Figure BDA0004060985150000131
结果显示：未柱撑的蒙脱土作为电极保护材料时，得到的锌离子电池循环100次后的可逆容量为148.2mAh g-1，容量保持率为65.8％，使用有机柱撑蒙脱土得到锌离子电池循环100次后的可逆容量提升至161mAh g-1以上，容量保持率提升至71％以上，显著提高了电池性能。而且，经过多次循环，稳定后的库伦效率依然能够接近100％，表明有机柱撑蒙脱土作为电极保护材料能使锌离子电池具有较好的循环稳定性和可逆性。
其中，相较于其它阳离子，使用十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土时，得到的锌离子电池性能最佳，这可能是因为，十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土后，使蒙脱土片层的间距与水合锌离子的大小最适配，有利于锌离子通过，因此最利于电池性能的发挥。柱撑后片层的间距过小，不利于锌离子的快速顺利通过，进而影响其电池性能；值得注意的是，采用更大的有机阳离子(十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵)柱撑蒙脱土并不能进一步提升其性能。
综上所述，本发明所述有机柱撑蒙脱土中，以十烷基三甲基溴化铵等有机阳离子***到蒙脱土的层状结构之间，增加蒙脱土片层的间距，有利于锌离子的快速顺利通过，进而改善其电池性能；蒙脱土中***的阳离子为蒙脱土的层状结构提供了强有力的支撑，提升了水性锌离子电池电极保护材料的结构稳定性，以满足水性锌离子电池的深度循环；应用本发明所述水性锌离子电池电极保护材料组装的水性锌离子电池具有优异的可逆容量和循环稳定性。
本发明中有机柱撑蒙脱土的制备方法中使用的原料来源广泛且价廉易得；工艺简单，实验条件要求较低、生产成本较低且符合产业化的要求。
本发明通过在锌负极表面涂覆电极保护材料，得到具有保护层的负极，防止酸性水性电解质与锌负极的直接接触，从而抑制锌负极的腐蚀，避免了水性锌离子电池的容量迅速衰减等问题，有效地改善了水性锌离子电池的性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种有机柱撑蒙脱土在制备锌离子电池负极保护材料中的应用，其特征在于，所述有机柱撑蒙脱土由十烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种或至少两种的组合对蒙脱土进行柱撑得到。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有机柱撑蒙脱土为十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土。
3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述有机柱撑蒙脱土的制备方法包括：将柱撑剂、蒙脱土与水混合，进行反应，离心收集沉淀，干燥，即得；
所述柱撑剂选自十烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种或至少两种的组合。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述反应的温度为60-80℃，所述反应的时间为2-4h。
5.如权利要求3或4所述的应用，其特征在于，所述柱撑剂与蒙脱土的质量比为(0.5-1.0):(2.0-4.0)。
6.如权利要求3-5中任一项所述的应用，其特征在于，所述混合的方式包括：将柱撑剂水溶液滴加入蒙脱土水悬浮液中；
优选地，所述离心的速度为4000-6000转/分；
优选地，所述将柱撑剂、蒙脱土与水混合前还包括用水对蒙脱土进行洗涤，干燥。
7.一种水性锌离子电池，其特征在于，所述锌离子电池包括锌负极、有机柱撑蒙脱土、粘结剂、正极和隔膜；
所述有机柱撑蒙脱土由十烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的任意一种或至少两种的组合对蒙脱土进行柱撑得到。
8.如权利要求7所述的水性锌离子电池，其特征在于，所述有机柱撑蒙脱土为十烷基三甲基溴化铵柱撑蒙脱土。
9.一种如权利要求7或8所述的水性锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将有机柱撑蒙脱土、粘结剂与溶剂混合，形成浆料，将浆料涂覆于锌负极上，干燥后，与正极和隔膜进行组装，即得。
10.如权利要求9所述的水性锌离子电池的制备方法，其特征在于，所述有机柱撑蒙脱土与粘结剂的重量比为(8-10):1；
优选地，所述混合在15-40℃下进行，所述混合的时间为12-24h。
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