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1、(10)申请公布号 CN 103972479 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103972479 A (21)申请号 201410229786.4 (22)申请日 2014.05.27 H01M 4/36(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 10/0563(2010.01) (71)申请人 中国科学院宁波材料技术与工程研 究所 地址 315201 浙江省宁波市镇海区中官西路 1219 号 (72)发明人 陈亮 周旭峰 刘兆平 张乐园 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 赵青朵 (54) 发明名称 一种离子电。
2、池 (57) 摘要 本发明提供了一种离子电池， 包括正极、 负 极、 隔膜和电解液， 其特征在于， 所述正极的活性 材料为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种或几 种 ； 所述负极的活性材料为锌 ； 所述电解液的溶 质包括锌盐和碱金属盐。本发明提供的离子电池 负极的活性材料为锌， 使离子电池的电压比和容 量较高 ； 本发明提供的离子电池以立方结构类普 鲁士蓝化合物作为正极的活性材料， 有利于电解 液中碱金属离子的嵌入和脱出 ； 使本发明提供的 离子电池具有较高的工作电压。 实验结果表明， 本 发明提供的离子电池的工作电压为1.6V1.7V。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 9 。
3、页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书9页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103972479 A CN 103972479 A 1/1 页 2 1. 一种离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 其特征在于， 所述正极的活性材料为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种或几种 ； 所述负极的活性材料为锌 ； 所述电解液的溶质包括锌盐和碱金属盐。 2. 根据权利要求 1 所述的离子电池， 其特征在于， 所述立方结构类普鲁士蓝化合物中 的过渡金属离子包括 Ni2+、 Zn2+、 Cu2+、 Co2+、 Cd2+或 Pb2+。 3. 。
4、根据权利要求 1 所述的离子电池， 其特征在于， 所述电解液的溶质中锌盐与碱金属 盐的摩尔比为 (1 10):(10 1)。 4. 根据权利要求 1 所述的离子电池， 其特征在于， 所述碱金属盐包括钾盐或钠盐。 5. 根据权利要求 1 所述的离子电池， 其特征在于， 所述电解液的摩尔浓度为 0.1mol/ L 10mol/L。 6. 根据权利要求 1 所述的离子电池， 其特征在于， 所述立方结构类普鲁士蓝化合物的 制备方法为 ： 将过渡金属盐和氰化盐在水中反应， 得到立方结构类普鲁士蓝化合物 ； 所述氰化盐包 括亚铁氰化盐或铁氰化盐。 7. 根据权利要求 6 所述的离子电池， 其特征在于， 所。
5、述过渡金属盐和氰化盐的摩尔比 为 (1 3):1。 8. 根据权利要求 6 所述的离子电池， 其特征在于， 所述立方结构类普鲁士蓝化合物的 制备方法为 ： 将过渡金属盐水溶液和氰化盐水溶液反应， 得到立方结构类普鲁士蓝化合物。 9. 根据权利要求 8 所述的离子电池， 其特征在于， 所述过渡金属盐水溶液的摩尔浓度 为 0.005mol/L 10mol/L ； 所述氰化盐水溶液的摩尔浓度为 0.005mol/L 5mol/L。 10. 根据权利要求 6 所述的离子电池， 其特征在于， 所述氰化盐包括亚铁氰化钾、 亚铁 氰化钠、 铁氰化钾或铁氰化钠。 权 利 要 求 书 CN 103972479 。
6、A 2 1/9 页 3 一种离子电池 技术领域 0001 本发明涉及电池技术领域， 尤其涉及一种离子电池。 背景技术 0002 离子电池通常为锂离子电池， 以炭材料为负极， 以含锂的化合物为正极， 在电池的 充放电过程中， 没有金属锂存在， 只有锂离子。当对锂离子电池进行充电时， 锂离子电池的 正极上有锂离子生成， 生成的锂离子经过电解液运动到负极 ； 负极中的炭材料呈层状结构， 具有微孔， 达到负极的锂离子就嵌入到炭材料的微孔中， 嵌入的锂离子越多， 充电容量越 高。 同样， 当对锂离子电池进行放电时， 嵌在负极炭材料中的锂离子脱出， 又运动回正极， 回 到正极的锂离子越多， 放电容量越高。。
7、 0003 申请号为 201010546144.9 的中国专利公开了一种锂离子电池， 所述锂离子电池 的组成包括正极、 负极、 隔膜层和电解液， 正极由金属电极及金属电极上的正极材料组成， 负极由金属电极及金属电极上的负极材料组成， 正极材料包括钴酸锂、 导电碳材料、 聚偏二 氟乙烯、 聚六氟丙烯、 邻苯二甲酸二丁酯 ； 负极材料包括钛酸锂、 导电碳材料、 聚偏二氟乙 烯、 聚六氟丙烯、 邻苯二甲酸二丁酯 ； 电解液由碳酸乙烯酯、 二甲基碳酸酯、 乙基甲基碳酸酯 组成。 现有技术提供的这种离子电池内部不易发生短路， 电池的安全性能较好， 但是这种离 子电池的成本较高。 0004 钠离子电池原料。
8、的成本较低， 开发钠离子电池比锂离子电池具有更大的经济 优势。现有技术提供的水系钠离子电池主要有 NaTi2(PO4)3/Na0.44MnO2类型的 (Z.Li,D. Young,K.Xiang,W.C.Caeter,Y.M.Chiang,Adv.Energy.Mater.2013,3,290-294)、 AC/Na0.44MnO2类型的 (J.F.Whitacre,A.Tevar,S.Sharma,Electrochem. Commun.2010,12,463-466)、 NaTi2(PO4)3/Na2NiFe(CN)6类型的(X.Y.Wu,Y.L.Cao,X.P.Ai,J. F.Qian,。
9、H.X.Yang,Electrochem.Commun.2013,31,145-148)、 NaTi2(PO4)3/Na2CuFe(CN)6类 型 的 (X.Y.Wu,M.Y.Sun,Y.F.Shen,J.F.Qian,Y.L.Cao,X.P.Ai,H.X.Yang,ChemSusChem,20 14,7,407-411)、 NaTi2(PO4)3/K0.27MnO2类型的 (Y.Liu,Y.Qiao,W.X.Zhang,H.H.Xu,Z.Li,Y. Shen,L.X.Yuan,X.L.Hu,X.Dai,Y.H.Huang,Nano Energy2014,5,97-104)、 NaMn2(CN。
10、)6/ Na2CuFe(CN)6类型的 (M.Pasta,C.D.Wessells,N.Liu,J.Nelson,M.T.McDowell,R. A.Huggins,M.F.Toney,Y.Cui,Nat.Commun.2014,5,3007) 以 及 PPy/KCuFe(CN)6类 型 的 (M.Pasta,C.D.Wessells,R.A.Huggins,Y.Cui.Nat.Commun.2012,3,1149)。现有技术提供 的这些钠离子电池虽然具有成本低的优势， 但这些钠离子电池的工作电压在 0.9V 1.4V 的范围内， 工作电压较低。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明的目的在。
11、于提供一种离子电池， 本发明提供的离子电池具有较 高的工作电压。 0006 本发明提供了一种离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 其特征在于， 说 明 书 CN 103972479 A 3 2/9 页 4 0007 所述正极的活性材料为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种或几种 ； 0008 所述负极的活性材料为锌 ； 0009 所述电解液的溶质包括锌盐和碱金属盐。 0010 优选的， 所述立方结构类普鲁士蓝化合物中的过渡金属离子包括 Ni2+、 Zn2+、 Cu2+、 Co2+、 Cd2+或 Pb2+。 0011 优选的， 所述电解液的溶质中锌盐与碱金属盐的摩尔比为 (1 10):(1。
12、0 1)。 0012 优选的， 所述碱金属盐包括钾盐或钠盐。 0013 优选的， 所述电解液的摩尔浓度为 0.1mol/L 10mol/L。 0014 优选的， 所述立方结构类普鲁士蓝化合物的制备方法为 ： 0015 将过渡金属盐和氰化盐在水中反应， 得到立方结构类普鲁士蓝化合物 ； 所述氰化 盐包括亚铁氰化盐或铁氰化盐。 0016 优选的， 所述过渡金属盐和氰化盐的摩尔比为 (1 3):1。 0017 优选的， 所述立方结构类普鲁士蓝化合物的制备方法为 ： 0018 将过渡金属盐水溶液和氰化盐水溶液反应， 得到立方结构类普鲁士蓝化合物。 0019 优选的， 所述过渡金属盐水溶液的摩尔浓度为 。
13、0.005mol/L 10mol/L ； 所述氰化 盐水溶液的摩尔浓度为 0.005mol/L 5mol/L。 0020 优选的， 所述氰化盐包括亚铁氰化钾、 亚铁氰化钠、 铁氰化钾或铁氰化钠。 0021 本发明提供了一种离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 其特征在于， 所述正 极的活性材料为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种或几种 ； 所述负极的活性材料为锌 ； 所述电解液的溶质包括锌盐和碱金属盐。本发明提供的离子电池负极的活性材料为锌， 使 离子电池的电压比和容量较高 ； 本发明提供的离子电池以立方结构类普鲁士蓝化合物作为 正极的活性材料， 有利于电解液中碱金属离子的嵌入和脱出 。
14、； 使本发明提供的离子电池具 有较高的工作电压。实验结果表明， 本发明提供的离子电池的工作电压为 1.6V 1.7V。 附图说明 0022 图 1 为本发明实施例 1 制备得到的类普鲁士蓝化合物的 XRD 图 ； 0023 图 2 为本发明实施例 1 得到的离子电池的充放电性能曲线 ； 0024 图 3 为本发明实施例 2 得到的离子电池的充放电性能曲线。 具体实施方式 0025 本发明提供了一种离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 其特征在于， 0026 所述正极的活性材料为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种或几种 ； 0027 所述负极的活性材料为锌 ； 0028 所述电解液的溶质。
15、包括锌盐和碱金属盐。 0029 本发明提供的离子电池负极的活性材料为锌， 使离子电池的电压比和容量较高 ； 本发明提供的离子电池以立方结构类普鲁士蓝化合物作为正极的活性材料， 有利于电解液 中碱金属离子的嵌入和脱出 ； 使本发明提供的离子电池具有较高的工作电压。 0030 本发明提供的离子电池包括正极， 所述正极的活性材料为立方结构类普鲁士蓝化 合物中的一种或几种， 优选为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种。 在本发明中， 所述立方 说 明 书 CN 103972479 A 4 3/9 页 5 结构类普鲁士蓝化合物中的过渡金属离子优选包括 Ni2+、 Zn2+、 Cu2+、 Co2+、 Cd2+。
16、或 Pb2+， 更优选 包括 Ni2+、 Zn2+或 Cu2+， 最优选包括 Ni2+或 Cu2+。在本发明中， 所述立方结构类普鲁士蓝化合 物的制备方法优选为 ： 0031 将过渡金属盐和氰化盐在水中反应， 得到立方结构类普鲁士蓝化合物 ； 所述氰化 盐包括亚铁氰化盐或铁氰化盐。 0032 本发明优选将过渡金属盐水溶液和氰化盐水溶液反应， 得到立方结构类普鲁士蓝 化合物 ； 更优选将过渡金属盐水溶液加入到氰化盐水溶液中反应， 得到立方结构类普鲁士 蓝化合物。在本发明中， 所述过渡金属盐水溶液的摩尔浓度优选为 0.005mol/L 10mol/ L， 更优选为 0.01mol/L 8mol/L。
17、， 最优选为 0.05mol/L 5mol/L， 最最优选为 0.1mol/L 2mol/L。在本发明中， 所述氰化盐水溶液的摩尔浓度优选为 0.005mol/L 5mol/L， 更优选 为 0.008mol/L 4mol/L， 最优选为 0.01mol/L 3mol/L， 最最优选为 0.05mol/L 2mol/ L。 0033 在本发明中， 所述反应的方法优选为陈化处理。 在本发明中， 所述反应的时间优选 为 2 小时 24 小时， 更优选为 5 小时 18 小时， 最优选为 8 小时 14 小时， 最最优选为 10 小时 12 小时。在本发明中， 所述反应的温度优选为 20 30， 更。
18、优选为 24 28， 最优选为 25 26。 0034 在本发明中， 所述过渡金属盐中的金属离子优选包括 Ni2+、 Zn2+、 Cu2+、 Co2+、 Cd2+或 Pb2+， 更优选包括 Ni2+、 Zn2+或 Cu2+， 最优选包括 Ni2+或 Cu2+。在本发明中， 所述过渡金属盐中 的阴离子优选包括 SO42-、 NO3-或 Cl-， 更优选包括 SO42-。本发明对所述过渡金属盐的来源没 有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的上述种类的过渡金属盐即可， 可由市场购买获 得。 0035 在本发明中， 所述氰化盐包括亚铁氰化盐或铁氰化盐， 优选包括亚铁氰化钾、 亚铁 氰化钠、 铁氰化钾。
19、或铁氰化钠， 更优选包括亚铁氰化钠或铁氰化钾。 本发明对所述氰化盐的 来源没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的上述种类的氰化盐即可， 可由市场购买 获得。 0036 在本发明中， 所述过渡金属盐和氰化盐的摩尔比优选为(13):1， 更优选为(1 2):1， 最优选为 2:1。 0037 所述过渡金属盐和氰化盐在水中反应完成后， 本发明优选将得到的反应产物进行 洗涤、 干燥， 得到立方结构类普鲁士蓝化合物。本发明对所述洗涤、 干燥的方法没有特殊的 限制， 采用本领域技术人员熟知的洗涤、 干燥的技术方案即可。 0038 本发明对所述正极的制备方法没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的离子。
20、 电池正极制备技术方案即可。在本发明中， 所述正极的制备方法优选为 ： 0039 将上述技术方案制备得到的立方结构类普鲁士蓝化合物、 离子电池导电剂和离子 电池粘结剂混合， 将得到的混合物涂覆在金属箔片上， 得到正极。 0040 本发明对所述混合的方法没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的混合技术 方案即可。本发明对所述涂覆的方法没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的涂覆技 术方案即可。 0041 本发明对所述离子电池导电剂的种类和来源没有特殊的限制， 采用本领域技术人 员熟知的离子电池导电剂即可， 可由市场购买获得。 在本发明中， 所述离子电池导电剂优选 说 明 书 CN 10397。
21、2479 A 5 4/9 页 6 为碳黑、 石墨或乙炔黑， 更优选为乙炔黑。 0042 本发明对所述离子电池粘结剂的种类和来源没有特殊的限制， 采用本领域技术人 员熟知的离子电池粘结剂即可， 可由市场购买获得。 在本发明中， 所述离子电池粘结剂优选 为聚乙烯醇、 聚四氟乙烯或羧甲基纤维素钠， 更优选为聚四氟乙烯。在本发明中， 所述立方 结构类普鲁士蓝化合物、 离子电池导电剂和离子电池粘结剂的质量比优选为(59):(1 3):(0.5 1.5)， 更优选为 (6 8):(1.5 2.5):(0.8 1.2)， 最优选为 7:2:1。 0043 本发明对所述金属箔片的种类、 形状和来源没有特殊的限。
22、制， 采用本领域技术人 员熟知的离子电池正极用金属箔片及形状即可， 可由市场购买获得。 在本发明中， 所述金属 箔片优选为铜箔、 铝箔或不锈钢箔， 更优选为不锈钢箔。 0044 将所述立方结构类普鲁士蓝化合物、 离子电池导电剂和离子电池粘结剂混合物涂 覆在金属箔片上后， 本发明优选将所述金属箔片进行干燥， 得到正极。 本发明对干燥所述正 极金属箔片的方法没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的干燥技术方案即可。在本 发明中， 所述正极金属箔片的干燥方法优选为真空烘干。 0045 本发明提供的离子电池包括负极， 所述负极的活性材料为锌。本发明对所述锌的 形态没有特殊的限制， 在本发明的实施例中。
23、， 所述锌既可以为锌粉也可以为锌片。 在本发明 中， 当所述锌为锌片时， 本发明可将锌片直接作为负极。 在本发明中， 当所述锌为锌粉时， 所 述负极的制备方法优选为 ： 0046 将锌粉、 离子电池导电剂和离子电池粘结剂混合， 将得到的混合物涂覆在金属箔 片上， 得到负极。 0047 在本发明中， 所述锌粉、 离子电池导电剂和离子电池粘结剂的质量比优选为 (5 9):(1 3):(0.5 1.5)， 更优选为 (6 8):(1.5 2.5):(0.8 1.2)， 最优选为 7:2:1。 在本发明中， 所述离子电池导电剂、 离子电池粘结剂和金属箔片种类和来源与上述技术方 案所述离子电池导电剂、 。
24、离子电池粘结剂和金属箔片种类和来源一致， 在此不再赘述。 0048 将所述锌粉、 离子电池导电剂和离子电池粘结剂混合物涂覆在金属箔片上后， 本 发明优选将所述金属箔片进行干燥， 得到负极。本发明对干燥所述负极金属箔片的方法没 有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的干燥技术方案即可。 在本发明中， 所述负极金属 箔片的干燥方法优选为真空烘干。 0049 本发明提供的离子电池， 包括隔膜。本发明对所述隔膜的种类和来源没有特殊的 限制， 采用本领域技术人员熟知的离子电池隔膜即可， 可由市场购买获得。 在本发明的实施 例中， 所述隔膜可以为聚烯烃多孔膜。 0050 本发明提供的离子电池， 包括电解液。
25、， 所述电解液的溶质包括锌盐和碱金属盐。 在 本发明中， 所述锌盐和碱金属盐的质量比优选为 (1 10):(10 1)， 更优选为 1:(0.5 5)， 最优选为 1:(1 4.5)， 最最优选为 1:4。 0051 在本发明中， 所述锌盐优选包括硫酸锌、 醋酸锌、 高氯酸锌和氯化锌中的一种或几 种， 更优选包括硫酸锌和氯化锌中的一种或两种， 最优选包括硫酸锌。在本发明中， 所述碱 金属盐优选包括钾盐或钠盐。在本发明中， 所述钾盐优选包括硫酸钾、 醋酸钾、 高氯酸钾和 氯化钾中的一种或几种， 更优选包括硫酸钾和氯化钾中的一种或两种， 最优选包括硫酸钾。 在本发明中， 所述钠盐优选包括硫酸钠、 。
26、氯化钠、 醋酸钠、 高氯酸钠和双氟磺酰亚胺钠中的 一种或几种， 更优选包括硫酸钠和氯化钠中的一种或两种， 最优选包括硫酸钠。 本发明对所 说 明 书 CN 103972479 A 6 5/9 页 7 述锌盐和碱金属盐的来源没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的上述种类的锌盐和 碱金属盐即可， 可由市场购买获得。 0052 在本发明中， 所述电解液的溶剂优选包括水或有机溶剂， 更优选包括水。 在本发明 中， 所述有机溶剂优选包括乙醚、 碳酸乙烯酯、 碳酸丙烯酯、 碳酸二甲基酯、 碳酸二乙基酯、 乙二醇二甲醚、 碳酸甲乙基酯和四氢呋喃中的一种或几种， 更优选包括乙醚、 碳酸乙烯酯、 碳酸二甲基。
27、酯、 乙二醇二甲醚和四氢呋喃中的一种或几种， 最优选包括乙醚、 碳酸乙烯酯和 四氢呋喃中的一种或几种。本发明对所述有机溶剂的来源没有特殊的限制， 采用本领域技 术人员熟知的上述种类的有机溶剂即可， 可由市场购买获得。 0053 在本发明中， 所述电解液的摩尔浓度优选为 0.1mol/L 10mol/L， 更优选为 0.3mol/L 8mol/L， 最优选为 0.4mol/L 6mol/L， 最最优选为 0.5mol/L 4mol/L。 0054 在本发明中， 上述技术方案所述离子电池的制备方法优选为 ： 0055 将正极、 负极、 隔膜和电解液进行组装， 得到离子电池。 0056 本发明对所述。
28、组装的方法没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的离子电池 的组装技术方案即可。在本发明中， 所述正极、 负极、 隔膜和电解液的种类和来源与上述技 术方案所述正极、 负极、 隔膜和电解液的种类和来源一致， 在此不再赘述。 0057 将本发明提供的离子电池在 60mA/g 的恒电流下进行充放电性能测试， 测试结果 为本发明提供的离子电池的库伦效率较高， 工作电压为 1.6V 1.7V。 0058 本发明提供了一种离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 所述正极的活性材 料为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种或几种 ； 所述负极的活性材料为锌 ； 所述电解液 的溶质包括锌盐和碱金属盐。本发。
29、明提供的离子电池负极的活性材料为锌， 使离子电池的 电压比和容量较高 ； 本发明提供的离子电池以立方结构类普鲁士蓝化合物作为正极的活性 材料， 有利于电解液中碱金属离子的嵌入和脱出 ； 使本发明提供的离子电池具有较高的工 作电压。 0059 为了进一步了解本发明， 下面结合实施例对本发明提供的离子电池进行详细描 述， 但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。 0060 本发明以下实施例所用到的原料均为市售商品。 0061 实施例 1 0062 称取 1.54g 的硫酸镍和 1.52g 的亚铁氰化钠 ； 将所述硫酸镍配制成摩尔浓度为 0.1mol/L 的硫酸镍水溶液， 将所述亚铁氰化钠配制成摩。
30、尔浓度为 0.05mol/L 的亚铁氰化钠 水溶液 ； 将所述硫酸镍水溶液添加至亚铁氰化钠水溶液中， 陈化处理 10h， 将得到的产物洗 涤、 干燥， 得到类普鲁士蓝化合物。 0063 将 7g 上述制备得到的类普鲁士蓝化合物、 2g 的乙炔黑与 1g 的聚四氟乙烯搅拌均 匀后涂覆于不锈钢箔上， 将所述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在 真空中烘干， 得到正极片。 0064 将7g的锌粉、 2g的乙炔黑与1g的聚四氟乙烯搅拌均匀后涂覆在不锈钢箔上， 将所 述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在真空中烘干， 得到负极片。 0065 按照 Zn2+与 。
31、Na+摩尔比 1 ： 5 称取 1.61g 的 ZnSO4与 0.14g 的 Na2SO4溶于水中， 得 到摩尔浓度为 6mol/L 的电解液。 0066 将聚烯烃多孔膜、 上述制备得到的正极片、 负极片和电解液进行组装， 得到离子电 说 明 书 CN 103972479 A 7 6/9 页 8 池。 0067 通过电感耦合等离子体发射光谱仪对上述制备得到的类普鲁士蓝化合物进 行成分分析， 分析结果为本发明实施例 1 制备得到的类普鲁士蓝化合物的化学式为 Na1.1Ni1.45Fe(CN)6； 通过X射线衍射仪对本发明实施例1制备得到的类普鲁士蓝化合物进行 结构测试， 测试结果如图 1 所示，。
32、 图 1 为本发明实施例 1 制备得到的类普鲁士蓝化合物的 XRD 图， 由图 1 可知本发明实施例 1 制备得到的类普鲁士蓝化合物具有面心立方结构。 0068 将本发明实施例 1 制备得到的离子电池在 60mA/g 的恒电流下进行充放电性能测 试， 测试结果如图 2 所示， 图 2 为本发明实施例 1 得到的离子电池的充放电性能曲线， 图 2 中 a 为全电池充放电性能曲线， b 为正极充放电性能曲线， c 为负极充放电性能曲线。由图 2 可知， 本发明实施例 1 得到的离子电池具有较高的库伦效率， 其工作电压为 1.6V。 0069 实施例 2 0070 称取 1.60g 的硫酸铜和 1.。
33、65g 的铁氰化钾 ； 将所述硫酸铜配制成摩尔浓度为 0.1mol/L 的硫酸铜水溶液， 将所述铁氰化钾配制成摩尔浓度为 0.05mol/L 的铁氰化钾水溶 液 ； 将所述硫酸铜水溶液添加至铁氰化钾水溶液中， 陈化处理 10h， 将得到的产物洗涤、 干 燥， 得到类普鲁士蓝化合物。 0071 将 7g 上述制备得到的类普鲁士蓝化合物、 2g 的乙炔黑与 1g 的聚四氟乙烯搅拌均 匀后涂覆于不锈钢箔上， 将所述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在 真空中烘干， 得到正极片。 0072 将7g的锌粉、 2g的乙炔黑与1g的聚四氟乙烯搅拌均匀后涂覆在不锈钢箔上， 将所 述不锈钢。
34、箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在真空中烘干， 得到负极片。 0073 按照 Zn2+与 K+摩尔比 2 ： 1 称取 1.61g 的 ZnSO4与 0.44g 的 K2SO4溶于水中， 得到 摩尔浓度为 0.5mol/L 的电解液。 0074 将聚烯烃多孔膜、 上述制备得到的正极片、 负极片和电解液进行组装， 得到离子电 池。 0075 通过电感耦合等离子体发射光谱仪对上述制备得到的类普鲁士蓝化合物进 行成分分析， 分析结果为本发明实施例 2 制备得到的类普鲁士蓝化合物的化学式为 K0.1Cu1.45Fe(CN)6， 通过 X 射线衍射仪对本发明实施例 2 制备得到的类普鲁。
35、士蓝化合物进行 结构测试， 测试结果为本发明实施例 2 制备得到的类普鲁士蓝化合物具有面心立方结构。 0076 将本发明实施例 2 制备得到的离子电池在 60mA/g 的恒电流下进行充放电性能测 试， 测试结果如图 3 所示， 图 3 为本发明实施例 2 得到的离子电池的充放电性能曲线， 图 3 中 a 为全电池充放电性能曲线， b 为正极充放电性能曲线， c 为负极充放电性能曲线。由图 3 可知， 本发明实施例 2 得到的离子电池具有较高的库伦效率， 其工作电压为 1.7V。 0077 实施例 3 0078 称取 0.8g 的硫酸锌和 1.4g 的铁氰化钠 ； 将所述硫酸锌配制成摩尔浓度为 。
36、0.005mol/L 的硫酸锌水溶液， 将所述铁氰化钠配制成摩尔浓度为 0.005mol/L 的铁氰化钠 水溶液 ； 将所述硫酸锌水溶液添加至铁氰化钠水溶液中， 陈化处理 2h， 将得到的产物洗涤、 干燥， 得到类普鲁士蓝化合物。 0079 将 7g 上述制备得到的类普鲁士蓝化合物、 2g 的乙炔黑与 1g 的聚四氟乙烯搅拌均 匀后涂覆于不锈钢箔上， 将所述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在 说 明 书 CN 103972479 A 8 7/9 页 9 真空中烘干， 得到正极片。 0080 将7g的锌粉、 2g的乙炔黑与1g的聚四氟乙烯搅拌均匀后涂覆在不锈钢箔上， 将所。
37、 述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在真空中烘干， 得到负极片。 0081 按照 Zn2+与 K+摩尔比 1 ： 10 称取 1.61g 的 ZnSO4与 8.71g 的 K2SO4溶于乙醚中， 得 到摩尔浓度为 0.1mol/L 的电解液。 0082 将聚烯烃多孔膜、 上述制备得到的正极片、 负极片和电解液进行组装， 得到离子电 池。 0083 通过电感耦合等离子体发射光谱仪对上述制备得到的类普鲁士蓝化合物进 行成分分析， 分析结果为本发明实施例 3 制备得到的类普鲁士蓝化合物的化学式为 Na0.1Zn1.45Fe(CN)6， 通过 X 射线衍射仪对本发明实施例 3 。
38、制备得到的类普鲁士蓝化合物进行 结构测试， 测试结果为本发明实施例 3 制备得到的类普鲁士蓝化合物具有面心立方结构。 0084 将本发明实施例 3 制备得到的离子电池在 60mA/g 的恒电流下进行充放电性能测 试， 测试结果为本发明实施例 3 得到的离子电池具有较高的库伦效率， 其工作电压为 1.7V。 0085 实施例 4 0086 称取 1.54g 的硫酸钴和 1.84g 的亚铁氰化钾 ； 将所述硫酸钴配制成摩尔浓度为 10mol/L 的硫酸钴水溶液， 将所述亚铁氰化钾配制成摩尔浓度为 5mol/L 的亚铁氰化钾水溶 液 ； 将所述硫酸钴水溶液添加至亚铁氰化钾水溶液中， 陈化处理 24h。
39、， 将得到的产物洗涤、 干燥， 得到类普鲁士蓝化合物。 0087 将 7g 上述制备得到的类普鲁士蓝化合物、 2g 的乙炔黑与 1g 的聚四氟乙烯搅拌均 匀后涂覆于不锈钢箔上， 将所述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在 真空中烘干， 得到正极片。 0088 将7g的锌粉、 2g的乙炔黑与1g的聚四氟乙烯搅拌均匀后涂覆在不锈钢箔上， 将所 述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在真空中烘干， 得到负极片。 0089 按照 Zn2+与 K+摩尔比 10 ： 1 称取 1.61g 的 ZnSO4与 0.087g 的 K2SO4溶于碳酸乙烯 酯中， 得到摩尔。
40、浓度为 1mol/L 的电解液。 0090 将聚烯烃多孔膜、 上述制备得到的正极片、 负极片和电解液进行组装， 得到离子电 池。 0091 通过电感耦合等离子体发射光谱仪对上述制备得到的类普鲁士蓝化合物进 行成分分析， 分析结果为本发明实施例 4 制备得到的类普鲁士蓝化合物的化学式为 K1.1Co1.45Fe(CN)6， 通过 X 射线衍射仪对本发明实施例 4 制备得到的类普鲁士蓝化合物进行 结构测试， 测试结果为本发明实施例 4 制备得到的类普鲁士蓝化合物具有面心立方结构。 0092 将本发明实施例 4 制备得到的离子电池在 60mA/g 的恒电流下进行充放电性能测 试， 测试结果为本发明实。
41、施例 4 得到的离子电池具有较高的库伦效率， 其工作电压为 1.7V。 0093 实施例 5 0094 称取 3.03g 的硫酸铅和 1.4g 的铁氰化钠 ； 将所述硫酸铅配制成摩尔浓度为 2mol/ L 的硫酸铅水溶液， 将铁氰化钠配制成摩尔浓度为 0.08mol/L 的铁氰化钠水溶液 ； 将所述硫 酸铅水溶液添加至铁氰化钠水溶液中， 陈化处理 16h， 将得到的产物洗涤、 干燥， 得到类普鲁 士蓝化合物。 0095 将 7g 上述制备得到的类普鲁士蓝化合物、 2g 的乙炔黑与 1g 的聚四氟乙烯搅拌均 说 明 书 CN 103972479 A 9 8/9 页 10 匀后涂覆于不锈钢箔上， 。
42、将所述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在 真空中烘干， 得到正极片。 0096 将7g的锌粉、 2g的乙炔黑与1g的聚四氟乙烯搅拌均匀后涂覆在不锈钢箔上， 将所 述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在真空中烘干， 得到负极片。 0097 将3.48g的K2SO4与1.61g的ZnSO4溶于四氢呋喃中， 得到摩尔浓度为0.4mol/L的 电解液。 0098 将聚烯烃多孔膜、 上述制备得到的正极片、 负极片和电解液进行组装， 得到离子电 池。 0099 通过电感耦合等离子体发射光谱仪对上述制备得到的类普鲁士蓝化合物进 行成分分析， 分析结果为本发明实施。
43、例 5 制备得到的类普鲁士蓝化合物的化学式为 Na1.1Pb1.45Fe(CN)6， 通过 X 射线衍射仪对本发明实施例 5 制备得到的类普鲁士蓝化合物进行 结构测试， 测试结果为本发明实施例 5 制备得到的类普鲁士蓝化合物具有面心立方结构。 0100 将本发明实施例 5 制备得到的离子电池在 60mA/g 的恒电流下进行充放电性能测 试， 测试结果为本发明实施例 5 得到的离子电池具有较高的库伦效率， 其工作电压为 1.7V。 0101 实施例 6 0102 称取 2.08g 的硫酸镉和 1.4g 的铁氰化钠 ； 将所述硫酸镉配制成摩尔浓度为 2mol/ L 的硫酸镉水溶液， 将铁氰化钠配制。
44、成摩尔浓度为 1mol/L 的铁氰化钠水溶液 ； 将所述硫酸 镉水溶液添加至铁氰化钠水溶液中， 陈化处理 16h， 将得到的产物洗涤、 干燥， 得到类普鲁士 蓝化合物。 0103 将 7g 上述制备得到的类普鲁士蓝化合物、 2g 的乙炔黑与 1g 的聚四氟乙烯搅拌均 匀后涂覆于不锈钢箔上， 将所述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在 真空中烘干， 得到正极片。 0104 将7g的锌粉、 2g的乙炔黑与1g的聚四氟乙烯搅拌均匀后涂覆在不锈钢箔上， 将所 述不锈钢箔剪裁成边长为 4cm 的正方形， 将所述不锈钢箔在真空中烘干， 得到负极片。 0105 将 11.0g 的 Na。
45、ClO4与 2.64g 的 Zn(ClO4)2溶于水中， 得到摩尔浓度为 10mol/L 的 电解液。 0106 将聚烯烃多孔膜、 上述制备得到的正极片、 负极片和电解液进行组装， 得到离子电 池。 0107 通过电感耦合等离子体发射光谱仪对上述制备得到的类普鲁士蓝化合物进 行成分分析， 分析结果为本发明实施例 6 制备得到的类普鲁士蓝化合物的化学式为 Na0.1Cd1.45Fe(CN)6， 通过 X 射线衍射仪对本发明实施例 6 制备得到的类普鲁士蓝化合物进行 结构测试， 测试结果为本发明实施例 6 制备得到的类普鲁士蓝化合物具有面心立方结构。 0108 将本发明实施例 6 制备得到的离子电。
46、池在 60mA/g 的恒电流下进行充放电性能测 试， 测试结果为本发明实施例 6 得到的离子电池具有较高的库伦效率， 其工作电压为 1.6V。 0109 由以上实施例可知， 本发明提供了一种离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 所述正极的活性材料为立方结构类普鲁士蓝化合物中的一种或几种 ； 所述负极的活性材料 为锌 ； 所述电解液的溶质包括锌盐和碱金属盐。本发明提供的离子电池负极的活性材料为 锌， 使离子电池的电压比和容量较高 ； 本发明提供的离子电池以立方结构类普鲁士蓝化合 物作为正极的活性材料， 有利于电解液中碱金属离子的嵌入和脱出 ； 使本发明提供的离子 说 明 书 CN 10。
47、3972479 A 10 9/9 页 11 电池具有较高的工作电压。 0110 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出， 对 于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干 改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的 上述说明， 使本领域专技术人员能够实现或使用本发明， 对这些实施例的多种修改对本领 域专业技术人员来说将是显而易见的。 本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精 神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明将不会被限制于本文所示的这些实 施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。 说 明 书 CN 103972479 A 11 1/2 页 12 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103972479 A 12 2/2 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103972479 A 13 。