【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学电源，具体涉及一种正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着现代社会的快速发展，能源危机以及环境问题日益严峻，绿色能源以及二次能源的研究和发展已成为必然趋势。得益于金属锌负极具有理论容量高、氧化还原电位低、资源丰富以及安全性高等显著优势，水系锌离子电池在二次能源领域显示出了广阔的应用前景。鉴于水系锌离子电池的能量存储机制主要依靠正极材料与电荷载体之间的相互作用，因此正极材料的合理设计和电荷载体的选择对器件的储能性能至关重要。
2、传统的金属电荷载体zn2+因其较大的溶剂化结构、较高的去溶剂化能垒以及与正极材料之间强烈的静电相互作用，从而表现出迟缓的去溶剂化过程和扩散动力学，并且zn2+的反复嵌入极易造成正极材料结构的不可逆破坏，最终不可避免地影响电池器件的容量和循环稳定性。
3、相比之下，非金属nh4+电荷载体具有以下显著优势：1、无毒且来源广泛；2、较小的水合离子半径和较低的摩尔质量(18g/mol)，可以加速去溶剂化过程和扩散动力学；3、温和的电解液可提供腐蚀性较弱的环境，从而抑制副反应；4、正四面体结构的nh4+可与氧化还原活性基团配位形成柔性的非金属氢键，从而有效稳定放电产物以延长电池的循环寿命。因此，nh4+电荷载体有望成为先进锌离子电池的理想电荷载体。
4、此外，电池器件的储能性能也取决于正极材料的合理设计。近些年，具有高密度氧化还原活性位点的有机小分子因其卓越的理论容量而掀起了一波研究热潮。然而，有机小分子的电子电导率较低，结构稳定性较差，常常引发电池循环
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种正极材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术提供了一种正极材料的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：s10，将导电剂以及粘合剂混合后，向其中加入溶剂并研磨得到浆料；s20，将浆料均匀涂覆于集流体上并干燥得到正极材料。
3、在本专利技术提供的正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s10中，导电剂为石墨、炭黑或乙炔黑中的任意一种。
4、在本专利技术提供的正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s10中，粘合剂为聚四氟乙烯。
5、在本专利技术提供的正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s10中，溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或乙醇中的任意一种。
6、在本专利技术提供的正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s10中，导电剂和粘合剂的投料质量比为(50～80)wt％：(40～10)wt％：10wt％。
7、在本专利技术提供的正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s20中，集流体为钛箔、镍网、钛网、不锈钢网或碳纸中的任意一种。
8、在本专利技术提供的正极材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s20中，干燥的方法为50～80℃下真空加热8～24h。
9、本专利技术还提供了一种正极材料，具有这样的特征：由前述任意一项的正极材料的制备方法制备得到。
10、本专利技术还提供了一种正极材料在水系锌-有机电池中的应用，具有这样的特征：水系锌-有机电池包括：正极，其材料为正极材料；负极，其材料为zn；电解液，为nh4cf3so3、nh4cl或(nh4)2so4水溶液中的任意一种或多种；以及隔膜，为滤纸或玻璃纤维。
11、在本专利技术提供的正极材料在水系锌-有机电池中的应用中，还可以具有这样的特征：其中，电解液的浓度为1～10m。
12、专利技术的作用与效果
13、根据本专利技术所涉及的一种正极材料及其制备方法和应用。因为正极材料的制备方法如下：s10，将导电剂以及粘合剂混合后，向其中加入溶剂并研磨得到浆料；s20，将浆料均匀涂覆于集流体上并干燥得到正极材料。所以，本专利技术的正极材料的制备主要原料来源广泛，成本低廉且环境友好，整个体系电极和电解液制备流程在常温常压下进行，操作简单，安全无污染。
14、本专利技术的正极材料应用于水系锌-有机电池中时，活性物质具有的扩展的π-共轭平面结构和六重亚胺/氰基活性基团以及较高的芳香性促使电子在整个分子骨架中高效地分散，并以较低的动力学能垒推动氧化还原反应的进行，有利于电池容量的显著提升。
15、本专利技术的正极材料应用于水系锌-有机电池中时，中的六重亚胺/氰基活性基团通过十二重氢键相互作用与正四面体nh4+优先发生六电子氧化还原耦合，但不与缓慢且刚性的金属zn2+耦合，高密度氧化还原活性位点保证了多电子的转移，从而贡献了卓越的放电容量，并且，选择性的配位行为引发了氢键化学作用，形成了氢键(n-h…n)桥联的稳定的放电产物，从而显著提升了电池的循环寿命。
16、本专利技术的正极材料应用于水系锌-有机电池中时，水系锌-有机电池具有优异的容量存储和倍率性能，同时具有优异的循环稳定性。
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1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
8.一种正极材料，其特征在于，由权利要求1-7中任意一项所述的正极材料的制备方法制备得到。
9.如权利要求8所述的正极材料在水系锌-有机电池中的应用，其中，所述水系锌-有机电池包括：
10.根据权利要求9所述的正极材料在水系锌-有机电池中的应用，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的正极材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明贤，张叶慧，宋子洋，缪灵，甘礼华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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