【摘 要】
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与传统的有机电解质相比,水系锌离子电池具有安全、成本低、处理方便和离子电导率高的优势。金属锌具有高的理论容量,低的氧化还原电位,高丰度和环境友好性。但是Zn2+电荷密度较高,半径较大,目前现有的正极材料在储锌过程中容易使锌在插入后难以脱出,稳定性较差。因此,研发新型的正极材料来提高锌离子的电池性能是必要的。本文通过合成了有机正极材料—2,5-二（对氨基苯胺基）-对苯醌,简称为BAA-BQ;通过聚合
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与传统的有机电解质相比,水系锌离子电池具有安全、成本低、处理方便和离子电导率高的优势。金属锌具有高的理论容量,低的氧化还原电位,高丰度和环境友好性。但是Zn2+电荷密度较高,半径较大,目前现有的正极材料在储锌过程中容易使锌在插入后难以脱出,稳定性较差。因此,研发新型的正极材料来提高锌离子的电池性能是必要的。本文通过合成了有机正极材料—2,5-二（对氨基苯胺基）-对苯醌,简称为BAA-BQ;通过聚合反应制备了V2O5复合聚吡咯,简称为V2O5@PPy以及（NH4）2V6O16/CNT复合正极。分别研究了上述三种正极材料在水系锌离子电池中的电化学性能。本文的主要结论,可分为以下几个方面。所制备的BAA-BQ表现出层状结构,其分子式为C18H16O2N4,并具有C=O以及C=C等官能团。BAA-BQ正极在0.1 A g-1电流密度下,首圈放电比容量为253.8 m Ah g-1,在循环200圈后,放电比容量为130.2 m Ah g-1,容量保持率为51.3%,表明BAA-BQ的正极具有优越的循环稳定性,库伦效率一直保持在99%以上,说明BAA-BQ正极的可逆性较好,前景广阔。通过低温聚合法,在Fe3+的作用下聚合吡咯复合,引入V2O5,合成复合物V2O5@PPy。V2O5@PPy复合物在2 mol L-1Zn SO4电解液中倍率性能最优。V2O5@PPy复合物在2 A g-1时的比容量为105.6 m Ah g-1,即使在大电流密度5 A g-1时,V2O5@PPy复合物还可以释放出68.4 m Ah g-1的比容量,显示出优秀的倍率性能。在电流密度1 A g-1下长循环,初始的放电比容量为107.5 m Ah g-1,在循环300圈后,比容量剩余为104 m Ah g-1,容量保持率为96.7%,平均库伦效率为95%,证明了V2O5@PPy在储锌的过程中具有较高的稳定性。通过简单的水热复合法,制备了钒氧化物（NH4）2V6O16（简称为VO）,并将CNT复合到钒氧化物（NH4）2V6O16中,对比CNT的不同用量对VO储锌性能的影响。在1 A g-1的电流密度下,CNT-0.1在循环200圈后,比容量由最初的128 m Ah g-1降为为97.1 m Ah g-1,容量保持率为75.8%,库伦效率接近100%。相较于由VO正极材料组装的锌离子电池,放电性能得到有效提升。
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