【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，具體涉及一種用于水系鋅離子電池的電解液及鋅離子電池。
技術(shù)介紹
1、近年來，電氣設(shè)備和電動(dòng)汽車等快速發(fā)展，鋰離子電池因高重量能量密度及長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，金屬鋰資源短缺、可燃性有機(jī)電解液安全性差、高成本等問題限制了其進(jìn)一步發(fā)展。水系鋅離子電池(azibs)具有安全性良好、工藝簡(jiǎn)單易操作、氧化還原電位低(-0.76v?vs?she)和理論容量高、高體積能量密度(5851ma?hcm-3)鋅資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)能系統(tǒng)中有著良好的應(yīng)用前景。然而，鋅離子電池負(fù)極在反復(fù)的沉積/剝離過程中存在枝晶生長(zhǎng)、析氫腐蝕、生成副產(chǎn)物等問題，導(dǎo)致低的循環(huán)壽命，降低了電池性能。因此，抑制枝晶生長(zhǎng)以及建筑穩(wěn)定的電化學(xué)界面成為金屬鋅負(fù)極實(shí)際應(yīng)用迫切需要解決的問題。
2、電解液是水系鋅離子電池的重要組成部分。目前水系鋅離子電池電解液主要有znso4、zn(no3)2、zn(clo4)2、zn(cf3so3)2、zncl2、zn(ch3coo)2等等。znso4成本低廉，但負(fù)極易產(chǎn)生枝晶，正極會(huì)生成zn4(oh)6so4·nh2o等副產(chǎn)物。zn(no3)2中硝酸根具有強(qiáng)氧化性，會(huì)降低鋅負(fù)極性能。zn(clo4)2氯酸根氧化性相對(duì)較弱，但和鋅會(huì)產(chǎn)生氧化鋅，使得過電勢(shì)較高。zn(cf3so3)2價(jià)格昂貴，成本較高。zncl2和zn(ch3coo)2中穩(wěn)定性差的陰離子，會(huì)導(dǎo)致不佳的電化學(xué)性能。
3、使用電解液添加劑可以有效提升電池的電化學(xué)性能，且簡(jiǎn)單易操作。電解液添加劑有無機(jī)離子、有機(jī)小分子
4、因此，尋找行之有效的方法來改善鋅的沉積，以及抑制了電解液對(duì)鋅片的腐蝕和鈍化，提高水系鋅離子電池的循環(huán)壽命和庫倫效率，以便進(jìn)一步推動(dòng)水系鋅離子電池的大規(guī)模應(yīng)用，仍是目前研究的重點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，本專利技術(shù)提供了一種用于水系鋅離子電池的電解液，以通過電解液添加劑對(duì)鋅負(fù)極改性來有效提升水系鋅離子電池的電化學(xué)性能，從而實(shí)現(xiàn)有效抑制鋅枝晶生長(zhǎng)，延長(zhǎng)電池壽命，達(dá)到改善電池性能的目的。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種用于水系鋅離子電池的電解液，所述電解液由可溶性鋅鹽、電解液添加劑和去離子水組成，其中可溶性鋅鹽的濃度為1-3mol/l，電解液添加劑的濃度為0.0001～0.2mol?l-1；電解液添加劑為噻唑衍生物，其含有的官能團(tuán)為巰基、氨基、磺酸基、羧酸基、磷酸酯基中的至少一種。
3、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述可溶性鋅鹽為硫酸鋅、硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅、高氯酸鋅、四氟硼酸鋅、三氟甲烷磺酸鋅中的一種或幾種。
4、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述噻唑衍生物為巰基噻唑、氨基噻唑、磺酸噻唑、噻唑甲酸、噻唑磷酸酯或乙酸硫噻唑。
5、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述噻唑衍生物在電解液中的濃度為0.001～0.005mol?l-1。
6、根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，本專利技術(shù)還提供了一種鋅離子電池，其采用了上述的電解液，并按負(fù)極殼、彈片、墊片、鋅片、隔膜、電解液、鋅片、正極殼的順序組裝而成。
7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)可以達(dá)到如下有益效果：
8、1)本專利技術(shù)提供的用于水系鋅離子電池的電解液，其中電解液添加劑為噻唑衍生物。噻唑是一種含硫的五元雜環(huán)化合物，易溶于水，可以與鋅離子絡(luò)合形成配合物，調(diào)控鋅離子的配位環(huán)境，利于實(shí)現(xiàn)鋅的均勻沉積，含有巰基、氨基、磺酸基、羧酸基等官能團(tuán)的噻唑衍生物還可以通過這些官能團(tuán)接枝到金屬鋅表面，形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，一方面該保護(hù)膜具有良好的親鋅性能，有效阻隔電解液與鋅負(fù)極的直接接觸，減輕鋅負(fù)極的化學(xué)腐蝕和析氫反應(yīng)，另一方面也可以與鋅離子配位，調(diào)控界面離子傳輸，從而有效抑制鋅枝晶生長(zhǎng)，提高鋅負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性，進(jìn)而提高電池的循環(huán)壽命和倍率性能。
9、3)本專利技術(shù)提供的用于水系鋅離子電池的電解液，其中電解液添加劑的用量少(優(yōu)選為0.001～0.005mol?l-1)，其改善水系鋅離子電池的循環(huán)壽命和倍率性能的效果顯著，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且不易產(chǎn)生副產(chǎn)物。
10、2)本專利技術(shù)提供的用于水系鋅離子電池的電解液，配制方式簡(jiǎn)便，所用到的鋅鹽、電解液添加劑等均可商用購買，配制成本較低，且安全性高，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述電解液由可溶性鋅鹽、電解液添加劑和去離子水組成；其中，電解液添加劑為含有巰基、氨基、磺酸基、羧酸基、磷酸酯基中的至少一種官能團(tuán)的噻唑衍生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述可溶性鋅鹽為硫酸鋅、硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅、高氯酸鋅、四氟硼酸鋅、三氟甲烷磺酸鋅中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述噻唑衍生物為巰基噻唑、氨基噻唑、磺酸噻唑、噻唑甲酸、噻唑磷酸酯或乙酸硫噻唑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述噻唑衍生物在電解液中的濃度為0.0001～0.2mol?L-1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述噻唑衍生物在電解液中的濃度為0.001～0.005mol?L-1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述電解液中可溶性鋅鹽的濃度為1-3mol/L。
7.一種鋅離子電池，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅離子電池，其特征在于，所述水系鋅離子電池按負(fù)極殼、彈片、墊片、鋅片、隔膜、電解液、鋅片、正極殼的順序組裝而成。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述電解液由可溶性鋅鹽、電解液添加劑和去離子水組成；其中，電解液添加劑為含有巰基、氨基、磺酸基、羧酸基、磷酸酯基中的至少一種官能團(tuán)的噻唑衍生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述可溶性鋅鹽為硫酸鋅、硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅、高氯酸鋅、四氟硼酸鋅、三氟甲烷磺酸鋅中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在于，所述噻唑衍生物為巰基噻唑、氨基噻唑、磺酸噻唑、噻唑甲酸、噻唑磷酸酯或乙酸硫噻唑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水系鋅離子電池的電解液，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王慶紅，肖清華，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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