本發(fā)明屬于多聚糖凝膠和鋅碘電池，具體涉及一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法。

背景技術(shù)：

1、鋅碘電池具有高比容量、成本低等優(yōu)勢，受到了人們的廣泛關(guān)注。然而，鋅碘電池在重復(fù)充放電過程中，多碘化物的穿梭造成鋅碘電池的性能下降甚至導(dǎo)致電池報廢，嚴重阻礙了鋅碘電池的發(fā)展。開發(fā)一種無多碘化物穿梭的鋅碘電池迫在眉睫。通常，(1)通過使用納米多孔材料、石墨烯等通過物理吸附或者化學結(jié)合等方式將碘單質(zhì)固定在陰極材料中，可束縛部分多碘化物；(2)通過使用離子選擇性材料或分子篩等用作電池隔膜阻止多碘化物的穿梭；(3)通過使用高濃度電解液或固態(tài)電解質(zhì)抑制游離態(tài)i-的自由移動，從而達到抑制多碘化物穿梭的目的。(adv.mater.,2022,34,2108856；energy?storage?mater.,2021,35,687；adv.mater.,2020,32,1905361；chem.eng.j.,2021,21,4129；energyenviron.sci.,2021,14,407；energy?environ.sci.,2021,14,3492；angew.chem.int.ed.,2019,58,15910；acs?nano,2022,16,13554)然而上述方法中，多孔材料等材料對碘單質(zhì)的固定量有限，長時間的充放電循環(huán)依然會產(chǎn)生多碘化物；離子選擇隔膜或分子篩路徑曲折，在抑制多碘化物穿梭的同時會造成低的離子電導(dǎo)率；高濃度或固態(tài)電解質(zhì)所帶來的動力學性能差、制備成本高等問題依然需要進一步去改進。因此，開發(fā)一種成本低、操作方便且能夠有效抑制多碘化物穿梭的鋅碘電池的制備技術(shù)具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對目前鋅碘電池中多碘化物穿梭的問題，本發(fā)明提供了工藝簡單，成本低，普適性強的抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

3、一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，包括以下步驟：

4、步驟1，將多聚糖物質(zhì)以物理交聯(lián)法或化學交聯(lián)法制備出透明的多聚糖凝膠；

5、步驟2，將吸附有碘物質(zhì)的陰極材料負載在導(dǎo)電基底上，并在外層涂覆多聚糖凝膠，得到多聚糖凝膠保護膜修飾陰極；

6、步驟3，將鋅陽極、多聚糖凝膠保護膜修飾陰極和電解質(zhì)組裝成無多碘化物穿梭的鋅碘電池。

7、進一步，所述步驟1中的多聚糖物質(zhì)為淀粉、殼聚糖、瓜爾豆膠、纖維素或透明質(zhì)酸中的任意一種或多種。

8、進一步，所述的物理交聯(lián)法為將多聚糖物質(zhì)溶于水中后持續(xù)攪拌加熱得到透明溶膠后在室溫下冷卻。

9、進一步，所述的化學交聯(lián)法為將多聚糖物質(zhì)溶于水后持續(xù)攪拌加熱得到透明溶膠，向其中加入交聯(lián)劑并攪拌均勻后在室溫下冷卻；

10、進一步，所述的交聯(lián)劑為戊二醛、硼酸和環(huán)氧氯丙烷中的任意一種。

11、進一步，多聚糖凝膠的濃度為10～80mg/ml。

12、進一步，所述步驟1中物理和化學交聯(lián)法的加熱溫度為70-100℃。

13、進一步，所述步驟2中吸附有碘物質(zhì)的陰極材料為活性炭、石墨烯、碳納米管、聚吡咯、聚苯胺中的任意一種。

14、進一步，所述步驟2中導(dǎo)電基底為碳布、碳纖維、碳氈、鈦片、不銹鋼片中的任意一種。

15、進一步，所述步驟3中電解質(zhì)為硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、葡萄糖酸鋅、硫酸鋅和碘化鉀、硫酸鋅和碘化鋅、氯化鋅和和碘化鉀、氯化鋅和碘化鋅、硝酸鋅和碘化鉀、硝酸鋅和碘化鋅、葡萄糖酸鋅和碘化鉀、葡萄糖酸鋅和碘化鋅中的任意一種。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

17、1、本發(fā)明中多聚糖凝膠成本低、制備方法簡單，多聚糖中的羥基等官能團可以有效限制多碘化物，從而達到限制多碘化物穿梭的目的。

18、2、本發(fā)明中將多聚糖凝膠涂覆在可用于鋅碘電池陰極材料的表面，將多碘化物限制在陰極材料中，此方法操作簡單、普適性強，可用于任意鋅碘電池陰極材料上。

技術(shù)特征：

1.一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述步驟1中的多聚糖物質(zhì)為淀粉、殼聚糖、瓜爾豆膠、纖維素或透明質(zhì)酸中的任意一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述的物理交聯(lián)法是將多聚糖物質(zhì)溶于水中后持續(xù)攪拌加熱得到透明溶膠后在室溫下冷卻。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述的化學交聯(lián)法是將多聚糖物質(zhì)溶于水后持續(xù)攪拌加熱得到透明溶膠，向其中加入交聯(lián)劑并攪拌均勻后在室溫下冷卻。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述的交聯(lián)劑為戊二醛、硼酸和環(huán)氧氯丙烷中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述的多聚糖凝膠的濃度為10～80mg/ml。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述步驟1中物理交聯(lián)法或化學交聯(lián)法制備出透明的多聚糖凝膠中的加熱溫度為70℃～100℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述步驟2中吸附有碘物質(zhì)的陰極材料為活性炭、石墨烯、碳納米管、聚吡咯、聚苯胺中的任意一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述步驟2中導(dǎo)電基底為碳布、碳纖維、碳氈、鈦片、不銹鋼片中的任意一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，其特征在于：所述步驟3中電解質(zhì)為硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、葡萄糖酸鋅、硫酸鋅和碘化鉀、硫酸鋅和碘化鋅、氯化鋅和和碘化鉀、氯化鋅和碘化鋅、硝酸鋅和碘化鉀、硝酸鋅和碘化鋅、葡萄糖酸鋅和碘化鉀、葡萄糖酸鋅和碘化鋅中的任意一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于抑制鋅碘電池中多碘化物穿梭的方法，屬于多聚糖凝膠和鋅碘電池技術(shù)領(lǐng)域。針對目前鋅碘電池中多碘化物穿梭的問題，本發(fā)明通過將多聚糖物質(zhì)以物理交聯(lián)法或化學交聯(lián)法制備出透明的多聚糖凝膠；將吸附有碘物質(zhì)的陰極材料負載在導(dǎo)電基底上，并在外層涂覆多聚糖凝膠，得到多聚糖凝膠保護膜修飾陰極；將鋅陽極、多聚糖凝膠保護膜修飾陰極和電解質(zhì)組裝成無多碘化物穿梭的鋅碘電池。本發(fā)明以多聚糖物質(zhì)制備凝膠涂附在鋅碘電池陰極表面，通過多聚糖凝膠對多碘化物的化學及物理吸附，從而可達到抑制多碘化物穿梭的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：王娜,劉艷云,李伯瓊
受保護的技術(shù)使用者：晉中學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28