【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及水系鋅離子電池，具體涉及一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液及其制備方法和鋅離子電池。
技術(shù)介紹
1、水系鋅離子電池具有安全性高、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，而且鋅負(fù)極的氧化還原電勢(shì)低(-0.76v，vs.she)，理論比容量高(820mah?g-1)，該電池體系被認(rèn)為是大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的理想選擇。但是，金屬鋅負(fù)極的化學(xué)活性高，在電解液中容易發(fā)生化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致表面鈍化，降低電池的庫(kù)倫效率，而且在反復(fù)的沉積/剝離過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不均勻的枝晶生長(zhǎng)，降低鋅負(fù)極的利用率，甚至穿透隔膜造成電池短路。這些問(wèn)題加大地限制了水系鋅離子電池的比容量和循環(huán)壽命，阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用。電解液添加劑策略對(duì)金屬鋅負(fù)極性能的提高具有良好的效果，而且該方法簡(jiǎn)便易行，可以在不改變鋅離子電池組裝工藝的條件下實(shí)施。因此，探索一類合適的電解液添加劑，對(duì)推進(jìn)水系鋅離子電池的商業(yè)化應(yīng)用具有重要的意義。
2、硅烷偶聯(lián)劑(sca)遇水能夠發(fā)生水解反應(yīng)，生成硅羥基(si-oh)，硅羥基之間可以發(fā)生脫水縮合，形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，該聚合物能夠緊密吸附到金屬材料表面形成一層致密的保護(hù)層，因此常被用于金屬的腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域。含有氨基官能團(tuán)的硅烷可以發(fā)生水解，產(chǎn)生羥基硫酸鋅，羥基硫酸鋅可以被包裹在聚合物網(wǎng)絡(luò)中形成無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化膜，從而提高吸附層的致密性和穩(wěn)定性。金屬離子電解液添加劑在沉積過(guò)程中能夠吸附在沉積層的凸起部位，有利于抑制“尖端效應(yīng)”，抑制枝晶生長(zhǎng)，被廣泛用于金屬沉積領(lǐng)域。目前，還沒(méi)有將硅烷偶聯(lián)劑和金屬離子共添加來(lái)改善金屬鋅負(fù)極的文獻(xiàn)報(bào)道。
技
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液及其制備方法和鋅離子電池，將該電解液應(yīng)用到水系鋅離子電池中，可提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性，能夠防止水系鋅離子電池的短路、抑制鋅枝晶生長(zhǎng)，避免副產(chǎn)物的生產(chǎn)和析氫腐蝕，延長(zhǎng)鋅離子電池的循環(huán)壽命。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液，包括鋅鹽、水和添加劑；所述添加劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑和硫酸亞鈰的混合物。
3、優(yōu)選的，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種。
4、優(yōu)選的，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑占電解液的體積分?jǐn)?shù)為0.05～5％，硫酸亞鈰的濃度為1～10mm。
5、優(yōu)選的，所述鋅鹽包括硫酸鋅、溴化鋅、硝酸鋅、氯化鋅和三氟甲磺酸鋅中的一種或多種，鋅鹽的濃度為1～2mol/l。
6、本專利技術(shù)還提供上述含添加劑的水系鋅離子電池電解液的制備方法，具體步驟為：將硫酸鋅溶于去離子水中配制得到硫酸鋅溶液，然后將硫酸亞鈰加入到硫酸鋅溶液中，超聲分散配制得到均一溶液，最后將氨基硅烷偶聯(lián)劑加入到均一溶液，充分?jǐn)嚢枧渲频玫诫娊庖骸?/p>
7、優(yōu)選的，攪拌速度為600～1400r/min，攪拌時(shí)間為5～10min。
8、本專利技術(shù)還提供一種水系鋅離子電池，包括正極、負(fù)極、隔膜和所述的水系鋅離子電池電解液。
9、優(yōu)選的，所述正極為五氧化二釩或二氧化錳，負(fù)極為鋅片，隔膜為玻璃纖維。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
11、本專利技術(shù)的氨基硅烷偶聯(lián)劑可以水解產(chǎn)生羥基硫酸鋅，同時(shí)發(fā)生縮合反應(yīng)形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，二者構(gòu)成具有高離子電導(dǎo)性能的無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化膜，誘導(dǎo)鋅離子的均勻沉積，阻斷電極與電解液的直接接觸，抑制化學(xué)腐蝕；硫酸亞鈰中的鈰離子能夠平衡界面電場(chǎng)，進(jìn)一步抑制枝晶生長(zhǎng)。將復(fù)合添加劑用于水系鋅離子電池，發(fā)揮雙組分添加劑的協(xié)同作用，大幅度提高了電池的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。本專利技術(shù)所采用的復(fù)合電解液添加劑方法操作簡(jiǎn)便，條件可控，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，包括鋅鹽、水和添加劑；所述添加劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑和硫酸亞鈰的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑占電解液的體積分?jǐn)?shù)為0.05～5％，硫酸亞鈰的濃度為1～10mM。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性水系鋅離子電池負(fù)極的方法，其特征在于，所述鋅鹽包括硫酸鋅、溴化鋅、硝酸鋅、氯化鋅和三氟甲磺酸鋅中的一種或多種，鋅鹽的濃度為1～2mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的含添加劑的水系鋅離子電池電解液的制備方法，其特征在于，具體步驟為：將硫酸鋅溶于去離子水中配制得到硫酸鋅溶液，然后將硫酸亞鈰加入到硫酸鋅溶液中，超聲分散配制得到均一溶液，最后將氨基硅烷偶聯(lián)劑加入到均一溶液，充分?jǐn)嚢枧渲频玫诫娊庖骸?/p>
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的
7.一種水系鋅離子電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極、隔膜和權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水系鋅離子電池電解液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種水系鋅離子電池，其特征在于，所述正極為五氧化二釩或二氧化錳，負(fù)極為鋅片，隔膜為玻璃纖維。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，包括鋅鹽、水和添加劑；所述添加劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑和硫酸亞鈰的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含添加劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑占電解液的體積分?jǐn)?shù)為0.05～5％，硫酸亞鈰的濃度為1～10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改性水系鋅離子電池負(fù)極的方法，其特征在于，所述鋅鹽包括硫酸鋅、溴化鋅、硝酸鋅、氯化鋅和三氟甲磺酸鋅中的一種或多種，鋅鹽的濃度為1～2mol/l。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王超，于璐琰，王慶紅，賴超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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