【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電化學儲能領域，涉及一種含有莽草酸的水系鋅離子電池電解液及其應用，具體涉及一種水系鋅離子電池電解液、電池及其鋅負極的保護方法。
技術介紹
1、與現有的儲能技術(如鋰離子電池和鉛酸電池)相比，水系電池具有安全性、經濟性和環保性等優勢，金屬鋅（zn）具有良好且與水的電化學穩定窗口相匹配的氧化還原電位(-0.76?v?vs.?she)以及達到820?mah?g–1（5854?mah?cm-3）的高理論容量，這使得水系鋅離子電池得到了廣泛開發。
2、水系鋅離子電池在工作過程中，負極側枝晶的生長與自發腐蝕的發生使得其長期穩定性較差。在目前主流的弱酸性電解質環境中（znso4、zncl、zn（otf）2等），由于質子活性增強，zn與h2o的自發腐蝕過程得到加速，析氫反應（her）加劇，負極界面處產生的oh-會與zn2+進一步反應，產生不溶的zn4(oh)6?so4·xh2o，zn(oh)2，zno等腐蝕產物，影響zn金屬負極的庫倫效率。
3、因此，尋找合適的添加劑來優化鋅離子電池電解液，調控負極/電解液界面鋅離子傳輸、抑制鋅枝晶、析氫和腐蝕等問題，進而提高鋅負極電化學穩定性和循環壽命具有重要意義。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術公開提供一種水系鋅離子電池電解液、電池及其鋅負極的保護方法。通過電解液調控，改變電解液的氫鍵網絡，優化鋅離子溶劑化結構，有效抑制鋅負極腐蝕、析氫反應及枝晶生長，提升鋅負極的循環壽命。
2、為了實現上述目的，本專利
3、本專利技術的第一個技術目的是提供一種鋅離子電池中鋅負極的保護方法，在水系鋅離子電池電解液中加入莽草酸添加劑，通過電解液調控，改變電解液的氫鍵網絡，優化鋅離子溶劑化結構，有效抑制鋅負極腐蝕、析氫反應及枝晶生長，提升鋅負極的循環壽命。
4、本專利技術的第二個技術目的是提供一種水系鋅離子電池電解液，包括：可溶性鋅鹽、去離子水及如上所述的莽草酸添加劑；所述莽草酸添加劑的濃度為0.5~50g?l-1，優選濃度為5gl-1。
5、進一步地，所述可溶性鋅鹽在水系鋅離子電池電解液中的濃度為1mol/l。
6、更進一步地，所述可溶性鋅鹽為硫酸鋅。
7、進一步地，所述水系鋅離子電池電解液的制備步驟為：在一定量去離子水中溶解七水硫酸鋅粉末和莽草酸粉末，并定容；具體步驟如下：
8、使用燒杯加入10ml去離子水，中速攪拌同時加入5.751g七水硫酸鋅，待完全溶解后加入10~1000mg莽草酸，待完全溶解后，將制備的溶液引入20ml容量瓶中定容，得到20ml水系鋅離子電池電解液，上述步驟均在室溫下進行。
9、本專利技術的第三個技術目的是提供一種水系鋅離子電池，所述水系鋅離子電池含有如上所述添加莽草酸的水系鋅離子電池電解液。
10、進一步地，所述水系鋅離子電池由正極、負極、隔膜和所述的水系鋅離子電池電解液組成。
11、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
12、本專利技術通過電解液調控，改變電解液的氫鍵網絡，優化鋅離子溶劑化結構，有效抑制鋅負極腐蝕、析氫反應及枝晶生長，提升鋅負極的循環壽命。所述電解液溶劑為水，溶質為硫酸鋅和莽草酸。使用制備的電解液裝配鋅對稱電池，界面阻抗顯著降低，沉積形貌得到優化，抑制了枝晶的形成，并對析氫反應及副反應產生了抑制，能有效提升鋅負極的循環壽命。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種鋅離子電池中鋅負極的保護方法，其特征在于，在水系鋅離子電池電解液中加入莽草酸添加劑，通過電解液調控，改變電解液的氫鍵網絡，優化鋅離子溶劑化結構，有效抑制鋅負極腐蝕、析氫反應及枝晶生長，提升鋅負極的循環壽命。
2.一種水系鋅離子電池電解液，其特征在于，包括：可溶性鋅鹽、去離子水及如權利要求1所述的莽草酸添加劑；所述莽草酸添加劑的濃度為0.5~50g?L-1。
3.根據權利要求2所述的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述可溶性鋅鹽在水系鋅離子電池電解液中的濃度為1?mol/L。
4.根據權利要求3所述的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述可溶性鋅鹽為硫酸鋅。
5.一種水系鋅離子電池，其特征在于，所述水系鋅離子電池含有如權利要求2～4中任意一項所述的水系鋅離子電池電解液。
6.根據權利要求5所述的水系鋅離子電池，其特征在于，所述水系鋅離子電池由正極、負極、隔膜和所述的水系鋅離子電池電解液組成。
【技術特征摘要】
1.一種鋅離子電池中鋅負極的保護方法，其特征在于，在水系鋅離子電池電解液中加入莽草酸添加劑，通過電解液調控，改變電解液的氫鍵網絡，優化鋅離子溶劑化結構，有效抑制鋅負極腐蝕、析氫反應及枝晶生長，提升鋅負極的循環壽命。
2.一種水系鋅離子電池電解液，其特征在于，包括：可溶性鋅鹽、去離子水及如權利要求1所述的莽草酸添加劑；所述莽草酸添加劑的濃度為0.5~50g?l-1。
3.根據權利要求2所述的水系鋅離子電池電解液...
【專利技術屬性】
技術研發人員：阿如罕，陳潤杰，趙思言，李學磊，
申請(專利權)人：內蒙古工業大學，
類型：發明
國別省市：
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