【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水系靜態鋅溴電池，尤其涉及一種凝膠態電解質及其制備方法和鋅溴微電池及其制備方法。
技術介紹
1、隨著微型超級電容器、微型機器人和可穿戴傳感器等各種小型化電子設備的出現，微型儲能設備的應用潛力越來越大。因此，高性能、易于制造的微型電池已被廣泛研究。而鋅離子電池由于具有較高的理論容量、儲量豐富以及安全高效的優點成為大規模儲能中具有廣闊前景的儲能體系。其中，鋅溴微電池具有高能量密度、快速反應動力學和高輸出電壓。然而，鋅溴微電池在低溫條件下的容量損失是一個亟待解決的問題。在鋅溴電池的充放電過程中，陰極充電產物br2與電解液中的br-形成多溴化物(brn-，n≥3)。可溶性多溴化物的穿梭效應直接導致庫侖效率降低和循環壽命縮短。目前的主流解決方案是通過絡合劑限制多溴化物，以避免活性物質交叉。這種方法會大大增加內阻和成本，因此不適合用于制造低溫下工作的電池。另一方面，目前報道的研究主要采用添加有機防凍劑的策略來降低水性電解質的高冰點。然而，引入的極性有機防凍劑會導致多溴化物溶解。這會導致活性物質交叉擴散，從而降低電池的庫侖效率和循環壽命。此外，添加防凍劑會降低電解液的利用率，影響電化學反應的動力學。這些方法無法同時解決鋅溴電池在低溫下工作所遇到的問題，因此很難滿足鋅溴電池的實際應用需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種凝膠態電解質及其制備方法和鋅溴微電池及其制備方法，以解決現有技術中鋅溴微電池庫倫效率低、循環壽命短、在低溫條件下容量損失高的問題。
2、為
3、本專利技術提供了一種凝膠態電解質的制備方法，包括如下步驟：將干凝膠浸漬于電解液中，得到凝膠態電解質；
4、所述電解液中的離子包含溴離子和鋅離子，鋅離子的濃度為5～12.5mol/l。
5、作為優選，所述溴離子的濃度為10～25mol/l。
6、作為優選，所述干凝膠為聚丙烯酰胺干凝膠或羧甲基纖維素鈉干凝膠。
7、作為優選，所述浸漬達到飽和浸漬為止。
8、作為優選，所述聚丙烯酰胺干凝膠的制備方法為：將丙烯酰胺單體、過硫酸銨和n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺在水中聚合后靜置、干燥，得到聚丙烯酰胺干凝膠。
9、作為優選，所述羧甲基纖維素鈉干凝膠的制備方法為：將羧甲基纖維素鈉和水在40～70℃下混合0.5～3h后靜置、干燥，得到羧甲基纖維素鈉干凝膠。
10、本專利技術還提供一種上述所述的凝膠態電解質的制備方法制得的凝膠態電解質。
11、本專利技術還提供一種鋅溴微電池，所述鋅溴微電池包括柔性基底、正極、負極和上述所述的凝膠態電解質。
12、本專利技術還提供一種上述所述的鋅溴微電池的制備方法，包括如下步驟：將正極和負極分別貼在柔性基底上，然后用凝膠態電解質覆蓋正極和負極，最后封裝，得到鋅溴微電池。
13、作為優選，所述正極和負極的面積獨立地為0.1～5cm2；所述凝膠態電解質的厚度為2～5mm。
14、本專利技術的有益效果：
15、(1)本專利技術通過強電場中鋅離子和溴離子對氫鍵結構的影響，利用水系電解液中獨特的溶劑化重構的效果，破壞了水系電解液中水分子間的氫鍵。通過濃度調整平衡了氫鍵和離子間相互作用，制得的凝膠態電解質的凝固點極低，制備的鋅溴微電池具有較高的離子電導率。
16、(2)本專利技術通過調控強電場中陽離子的濃度，實現對多溴化物的絡合效果，從而抑制多溴化物的穿梭效應，達到抑制正極充電產物的擴散，進而有效提高鋅溴微電池穩定性的目的。
17、(3)凝膠態電解質中不需要額外添加絡合劑和抗凍劑，制備方法簡單，對于鋅溴微電池的電解質利用率、安全性以及實用性有較大提升。
18、(4)本專利技術的鋅溴微電池能夠作為柔性或微型電子器件的供能設備，顯著拓寬了鋅溴微電池的使用溫度范圍，在變溫條件下也能穩定性供能。
19、(5)本專利技術的凝膠態電解質在常溫下的離子電導率可高達62.5ms·cm－1，-20℃的溫度下離子電導率可高達10.1ms·cm－1，-40℃的溫度下離子電導率可高達4.1ms·cm－1，-60℃的溫度下離子電導率可高達0.8ms·cm－1。
20、(6)本專利技術的鋅溴微電池在常溫下可循環超過5000次，比容量為184μah·cm－2，在-60℃的溫度下也能夠循環超過500次，容量保持率為98％。
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1.一種凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將干凝膠浸漬于電解液中，得到凝膠態電解質；
2.根據權利要求1所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述溴離子的濃度為10～25mol/L。
3.根據權利要求2所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述干凝膠為聚丙烯酰胺干凝膠或羧甲基纖維素鈉干凝膠。
4.根據權利要求1～3任意一項所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述浸漬達到飽和浸漬為止。
5.根據權利要求4所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺干凝膠的制備方法為：將丙烯酰胺單體、過硫酸銨和N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺在水中聚合后靜置、干燥，得到聚丙烯酰胺干凝膠。
6.根據權利要求4所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述羧甲基纖維素鈉干凝膠的制備方法為：將羧甲基纖維素鈉和水混合后靜置、干燥，得到羧甲基纖維素鈉干凝膠。
7.權利要求1～6任意一項所述的凝膠態電解質的制備方法制得的凝膠態電解質。
8.一種鋅溴微電池，其特征在于，所述鋅溴微電池包括柔性基底
9.權利要求8所述的鋅溴微電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將正極和負極分別貼在柔性基底上，然后用凝膠態電解質覆蓋正極和負極，最后封裝，得到鋅溴微電池。
10.權利要求9所述的鋅溴微電池的制備方法，其特征在于，所述正極和負極的面積獨立地為0.1～5cm2；所述凝膠態電解質的厚度為2～5mm。
...【技術特征摘要】
1.一種凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將干凝膠浸漬于電解液中，得到凝膠態電解質；
2.根據權利要求1所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述溴離子的濃度為10～25mol/l。
3.根據權利要求2所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述干凝膠為聚丙烯酰胺干凝膠或羧甲基纖維素鈉干凝膠。
4.根據權利要求1～3任意一項所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述浸漬達到飽和浸漬為止。
5.根據權利要求4所述的凝膠態電解質的制備方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺干凝膠的制備方法為：將丙烯酰胺單體、過硫酸銨和n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺在水中聚合后靜置、干燥，得到聚丙烯酰胺干凝膠。
6.根據權...
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