水系电解液和电池的制作方法

本发明属于电化学储能领域，具体涉及一种水系电解液以及利用该电解液的水系电池。

背景技术：

铅酸电池，其出现已超百年，拥有着成熟的电池技术，占据着汽车启动电瓶、电动自行车、UPS等储能领域的绝对市场份额。铅酸电池虽然循环使用寿命较低，能量密度也相对较低，但却拥有价格非常低廉，性价比非常高的优点。因此，近些年来，镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等，均无法在储能领域取代铅酸电池。

近几年来出现一种新型水系二次电池。该二次电池的负极能够基于第一金属离子进行可逆的还原沉积-氧化溶解反应，正极能够基于第二金属离子进行可逆的脱出-嵌入反应，电解液含有参与负极沉积-溶解反应的第一金属离子和参与正极脱出-嵌入反应的第二金属离子。该类型电池的电解液为水溶液，不存在类似锂离子电池中有机电解液的安全隐患，且对环境友好，成本较低，能量密度高。因此，该类型电池非常有希望成为替代铅酸电池的下一代储能电池，具有极大的应用价值。

该类型电池的第一金属离子可以为锌离子，此时负极为锌电极，然而锌电极在水溶液中充放电时常常伴有电极变形、枝晶、腐蚀、析氢等问题，使电池性能变差，如循环寿命短、自放电较严重、循环容量衰退快等,在实际使用过程中电池很快失效,不能满足实际需求,这也是该类电池一直未获得广泛应用的重要原因。

例如，在该类型电池用作UPS电源时，浮充寿命是一个很重要的技术指标。浮充寿命的直接影响因素为浮充电流：浮充电流越大，电池的电极腐蚀、析氢等副反应越严重，造成浮充寿命越低；浮充电流越小，副反应越少，浮充寿命也越高。然而，在实际测试中，浮充电流一直是制约该类型电池在UPS电源领域应用的一个重要因素。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种水系电解液，能够抑制负极的腐蚀和枝晶，从而提高电池性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种水系电解液，所述电解液包括第一金属离子，所述第一金属离子在充电过程中在负极还原沉积为第一金属，所述第一金属在放电过程中可逆氧化溶解为第一金属离子；所述电解液还包括含氰基的化合物。

优选地，所述含氰基的化合物为丙烯腈，所述丙烯腈在所述电解液中的体积分数在1％-5％范围内。

优选地，所述含氰基的化合物为乙腈，所述乙腈在所述电解液中的体积分数在4-6％范围内。

优选地，所述含氰基的化合物为氰胺，所述氰胺在所述电解液中的质量分数在0.1％-1％范围内。

优选地，所述含氰基的化合物为硫氰化钾，所述硫氰化钾在所述电解液中的质量分数在0.05％-0.1％范围内。

优选地，所述第一金属离子包括锌离子、铁离子、锰离子、铬离子、铜离子和镍离子中的一种。

优选地，所述电解液还包括第二金属离子，所述第二金属离子在充放电过程中在正极能够可逆脱出-嵌入。

优选的，所述第二金属离子包括锂离子、钠离子和镁离子中的一种。

优选地，所述电解液的pH值范围为3-7。

优选地，所述电解液还包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子、硝酸根离子、甲酸根离子和烷基磺酸根离子中的一种或几种。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种水系电池，提高电池的性能，以使其更好的适用于能源设备上。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种水系电池，包括正极、负极和水系电解液，所述电解液为上述的电解液。

优选地，所述正极包括正极集流体、正极活性物质、正极粘结剂 和正极导电剂，所述正极集流体为包覆有导电膜的不锈钢丝网，所述正极粘结剂为丁苯橡胶和羧甲基纤维素的混合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：具有该电解液的水系电池负极腐蚀、枝晶和析氢得到抑制，从而能使浮充电流有所降低，发挥出更好的电池性能，从而能更好的满足高功率电子设备如电动车、混合电动车发展的需要。

附图说明

图1为实施例1-3及对比例1提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量；

图2为实施例1-3及对比例1提供的电池在2.1V下浮充1天、2天、3天的浮充电流密度；

图3为实施例4-6及对比例2提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量；

图4为实施例4-6及对比例2提供的电池在1C倍率下第3次的容量保持率与第6次的容量保持率之间的差值；

图5为实施例4-6及对比例2提供的电池在2.1V下浮充1天的浮充电流密度；

图6为实施例7及对比例3提供的电池在2.1V下浮充1天的浮充电流密度；

图7为实施例10-13及对比例2提供的电池在2.1V下浮充3天的浮充电流密度；

图8为实施例10-13及对比例2提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量；

图9为实施例10-13及对比例2提供的电池在1C倍率下第3次的容量保持率与第6次的容量保持率之间的差值；

图10为实施例14-15及对比例2提供的电池在2.1V下浮充1天的浮充电流密度；

图11为实施例14-15及对比例2提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量；

图12为实施例14-15及对比例2提供的电池在1C倍率下第3次的容量保持率与第6次的容量保持率之间的差值；

图13为实施例7及对比例3提供的电池在2.1V下浮充1天的析气量。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种水系电解液，包括第一金属离子。该第一金属离子在充电过程中在负极还原沉积为第一金属，在放电过程中可逆氧化溶解为第一金属离子。电解液还包括添加剂含氰基的化合物。

电解液包括电解质以及溶剂。其中，电解液中溶剂的目的是溶解电解质，并使电解质在溶剂中电离，最终在电解液中生成可自由移动的阳离子和阴离子。本发明中溶剂优选为水溶液。

电解液中的第一金属离子，在充电过程中在负极能够还原沉积为第一金属，在放电过程中第一金属可逆氧化溶解为第一金属离子。即在电池充电时，电解液中的第一金属离子还原成第一金属，沉积在负极上；在电池放电时，第一金属又重新氧化成为第一金属离子并从负极上溶出，进入电解液。优选的，第一金属离子包括锌离子、铁离子、锰离子、铬离子、铜离子或镍离子中的一种。更优选的，第一金属离子为锌离子。

在一优选实施方式中，电解液还包括在充放电过程中在正极能够可逆脱出-嵌入的第二金属离子。即在电池充电时，第二金属离子从正极活性物质中脱出，进入电解液；在电池放电时，电解液中的第二金属离子嵌入正极活性物质中。优选的，第二金属离子选自锂离子、钠离子或镁离子。更优选的，第二金属离子为锂离子。

在一优选实施方式中，电解液中包括锂离子和锌离子。在充放电过程中，锂离子在正极发生嵌入-脱出，锌离子在负极发生沉积-溶解。

在一优选实施方式中，电解液中还包括一种在电池正极发生氧化还原反应的离子。在电池充电时，电解液中的该离子被氧化；电池放电时，充电时被氧化的活性物质又被还原。优选的，该离子选自溴离子、钒离子中的至少一种。

在一优选实施方式中，电解液中包括溴离子和锌离子。在充放电 过程中，溴离子在正极发生氧化-还原反应，锌离子在负极发生沉积-溶解。

电解液中还包括添加剂含氰基的化合物。含氰基的化合物也称为氰化物。在充电过程中，含氰基的化合物会优先吸附在负极表面，使电解液中的第一金属离子在负极沉积，从而改善负极的沉积形貌，抑制负极的腐蚀和枝晶，提高电池的性能。

在一优选实施方式中，含氰基的化合物为丙烯腈，第一金属为锌。丙烯腈是一种有机化合物，其分子量为53，是一种微溶于水的无色液体。在电池制作中，通常用其聚合物(聚丙烯腈)作为一种粘结剂或制备聚合物电解质的凝胶剂。在本发明的电池中，在水系液态电解液中加入适量的丙烯腈，丙烯腈分子会优先吸附在锌负极的表面，使电解液中的锌离子在其上沉积，改善锌的沉积形貌，抑制枝晶的生长，减缓锌负极在电解液中的腐蚀，从而提高了电池的性能，如降低了浮充电流，提高了电池容量和循环寿命。优选的，所述丙烯腈在电解液中的的体积分数在1％-5％范围内。

在一优选实施方式中，含氰基的化合物为乙腈。乙腈是一种有机化合物，其分子量为41.05。优选的，所述乙腈在电解液中的的体积分数在1％-5％范围内。

在一优选实施方式中，含氰基的化合物为氰胺。氰胺是一种有机化合物，其分子量为42.04，常温下是一种易溶于水的固体。优选的，所述氰胺在电解液中的的质量分数在0.1％-1％范围内。

在一优选实施方式中，含氰基的化合物为无机硫氰化物。相比于一般的氰化物，硫氰化物具有较高的络合能力且具有较低的毒性，更符合现在的环境要求。

在一优选实施例中，含氰基的化合物为硫氰化钾。硫氰化钾是一种无机化合物，其分子量为97.18，常温下是一种易溶于水的固体。本发明中，在水系液态电解液中加入适量的硫氰化钾。优选的，所述硫氰化钾在电解液中的的体积分数在0.05％-0.1％范围内。

添加剂加入电解液中的方式不限，可以是与电解质一起加入溶剂；可以是在电解质之前加入溶剂；也可以是在电解质之后加入溶剂。

电解液中的阴离子，可以是任何基本不影响正负极反应、以及电 解质在溶剂中溶解的阴离子。例如可以是硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子、甲酸根离子、烷基磺酸根离子及其混合等。

电解液中各离子的浓度，可以根据不同电解质、溶剂、以及电池的应用领域等不同情况而进行改变调配。

优选的，在电解液中，第一金属离子的浓度为0.1～10mol/L。

优选的，在电解液中，第二金属离子的浓度为0.5～15mol/L。

优选的，在电解液中，阴离子的浓度为0.5～12mol/L。

为了使电池性能更加优化，电解液的pH值范围为3～7。pH的范围可以通过缓冲剂来调剂。电解液的pH过高，可能会影响电解液中锌离子的浓度，电解液的pH过低，则会加剧电极材料的腐蚀。而将电解液的pH范围保持在3～7，既可以有效保证电解液中金属离子的浓度，还可以避免电极腐蚀。

本发明还提供了一种水系电池，包括正极、负极和水系电解液，其中电解液为上述的电解液。在本发明优选实施方式下，所述第一金属离子在负极上能够发生可逆的还原沉积-氧化溶解反应；所述正极包括能够可逆脱出-嵌入第二金属离子的正极活性物质；所述电解液包括第一金属离子和第二金属离子，充放电过程中，所述第一金属离子在负极能够还原沉积为第一金属且第一金属能可逆氧化溶解为第一金属离子，所述第二金属离子能够在正极可逆脱出-嵌入。

电池的充放电原理为：充电时，正极活性物质脱出第二金属离子，同时伴随正极活性物质被氧化，并放出电子；电子经由外电路到达电池负极，同时电解液中的第一金属离子在负极上得到电子被还原，并沉积在负极上。放电时，沉积在负极上的第一金属被氧化，失去电子转变为第一金属离子进入电解液中；电子经外电路到达正极，正极活性物质接受电子被还原，同时第二金属离子嵌入正极活性物质中。

电池的负极能够发生可逆的还原沉积-氧化溶解反应。充电时，电解液中的第一金属离子能够在负极侧被还原为第一金属，并沉积在负极上，放电时，沉积在负极上的第一金属被重新氧化成第一金属离子进入电解液中。优选的，第一金属离子为锌离子。此时，电池的负 极材料根据结构以及作用的不同，又可以分为以下三种不同的形式：

在第一优选实施方式中，负极仅包括负极集流体，并且负极集流体仅作为电子传导和收集的载体，不参与电化学反应。

负极集流体的材料选自金属Ni、Cu、Ag、Pb、Mn、Sn、Fe、Al或经过钝化处理的上述金属中的至少一种，或者单质硅，或者碳基材料；其中，碳基材料包括石墨材料，比如商业化的石墨压制的箔，其中石墨所占的重量比例范围为90～100％。负极集流体的材料还可以选自不锈钢或经钝化处理的不锈钢。不锈钢包括但不仅限于不锈钢网和不锈钢箔，同样的，不锈钢的型号可以是300系列的不锈钢，如不锈钢304或者不锈钢316或者不锈钢316L。另外，负极集流体还可以选自含有析氢电位高的镀/涂层的金属，从而降低负极副反应的发生。镀/涂层选自含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co的单质，合金，或者氧化物中至少一种。镀/涂层的厚度范围为1～1000nm。例如：在铜箔或石墨箔的负极集流体表面镀上锡，铅或银。

在第二优选实施方式中，负极除了负极集流体，还包括负载在负极集流体上的负极活性物质金属。

优选的，负极活性物质为金属锌。

其中，负极集流体可以参考第一优选实施方式，在此不再赘述。

负极活性物质以片状或者粉末状存在。

当采用片状的负极活性物质时，金属片与负极集流体形成复合层。

当采用粉末状的负极活性物质时，将金属粉末制成浆料，然后将浆料涂覆在负极集流体上制成负极。具体的实施方式中，制备负极时，除了负极活性物质金属粉末之外，根据实际情况，还根据需要添加负极导电剂和负极粘结剂来提升负极的性能。

在第三优选实施方式中，直接采用金属片作为负极，金属片既作为负极集流体，同时也为负极活性物质。

在一优选实施方式中，正极包括能够可逆脱出-嵌入第二金属离子的正极活性物质，优选的，第二金属离子选自锂离子、钠离子或镁离子。更优选的，第二金属离子为锂离子。

优选的，正极活性物质具有尖晶石结构、层状结构或橄榄石结构。

正极活性物质可以是符合通式Li_1+xMn_yM_zO_k的能够可逆脱出-嵌 入锂离子的尖晶石结构的化合物，其中，-1≤x≤0.5，1≤y≤2.5，0≤z≤0.5，3≤k≤6，M选自Na、Li、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si、Al中的至少一种。优选的，正极活性物质含有LiMn₂O₄。更优选的，正极活性物质含有经过掺杂或包覆改性的LiMn₂O₄。

正极活性物质可以是符合通式Li_1+xM_yM′_zM″_cO_2+n的能够可逆脱出-嵌入锂离子的层状结构的化合物，其中，-1<x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤c≤1，-0.2≤n≤0.2，M，M′，M″分别选自Ni、Mn、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si或Al的中至少一种。优选的，正极活性物质含有LiCoO₂。

正极活性物质还可以是符合通式Li_xM_1-yM′_y(XO₄)_n的能够可逆脱出-嵌入锂离子的橄榄石结构的化合物，其中，0<x≤2，0≤y≤0.6，1≤n≤1.5，M选自Fe、Mn、V或Co，M′选自Mg、Ti、Cr、V或Al的中至少一种，X选自S、P或Si中的至少一种。优选的，正极活性物质含有LiFePO₄。

目前电池工业中，几乎所有正极活性物质都会经过掺杂、包覆等改性处理。但掺杂，包覆改性等手段造成材料的化学通式表达复杂，如LiMn₂O₄已经不能够代表目前广泛使用的“锰酸锂”的通式，而应该以通式Li_1+xMn_yM_zO_k为准，广泛地包括经过各种改性的LiMn₂O₄正极活性物质。同样的，LiFePO₄以及LiCoO₂也应该广泛地理解为包括经过各种掺杂、包覆等改性的，通式分别符合Li_xM_1-yM′_y(XO₄)_n和Li_1+xM_yM′_zM″_cO_2+n的正极活性物质。

正极活性物质为能可逆脱出-嵌入锂离子的物质时，优选可以选用如LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiCoO₂、LiM_xPO₄、LiM_xSiO_y(其中M为一种变价金属)等化合物。

此外，可脱出-嵌入钠离子的化合物NaVPO₄F，可脱出-嵌入镁离子的化合物MgM_xO_y(其中M为一种金属，0.5<x<3，2<y<6)以及具有类似功能，能够脱出-嵌入离子或官能团的化合物都可以作为本发明电池的正极活性物质，因此，本发明并不局限于锂离子电池。

在具体的实施方式中，制备正极材料时，除了正极活性物质之外，通常还会添加正极导电剂和正极粘结剂来提升正极的性能。在正极材料中使用导电剂的目的是降低整体正极的电阻，同时加强正极材料颗 粒之间的导电通路。正极导电剂选自导电聚合物、活性碳、石墨烯、碳黑、石墨、碳纤维中的一种或几种。粘结剂有利于使正极活性物质和导电剂均匀的粘结在一起，从而加工形成正极。正极粘结剂可以选自聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物，聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酯、聚醚、氟化聚合物、聚二乙烯基聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)以及上述化合物的衍生物中的一种或者多种。更优选的，正极粘结剂选自丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或者多种。

具体的，正极还包括负载正极活性物质的正极集流体，正极集流体仅作为电子传导和收集的载体，不参与电化学反应，即在电池工作电压范围内，正极集流体能够稳定的存在于电解液中而基本不发生副反应，从而保证电池具有稳定的循环性能。

正极集流体的材料选自碳基材料、金属或合金中的一种。

碳基材料选自玻璃碳、石墨箔、石墨片、泡沫碳、碳毡、碳布、碳纤维中的一种。

金属包括Ni、Al、Fe、Cu、Pb、Ti、Cr、Mo、Co、Ag或经过钝化处理的上述金属中的一种。

合金包括不锈钢、碳钢、Al合金、Ni合金、Ti合金、Cu合金、Co合金、Ti-Pt合金、Pt-Rh合金或经过钝化处理的上述金属中的一种。

不锈钢包括不锈钢网、不锈钢箔，不锈钢的型号包括但不仅限于不锈钢304或者不锈钢316或者不锈钢316L中的一种。优选地，正极集流体选用包覆有导电膜的不锈钢。

在一个优选实施例中，本发明提出一种水系电池，包括正极、负极和水系电解液，其中电解液为上述的电解液。正极包括正极集流体、正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂。正极粘结剂选自丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(CMC)的混合物，正极集流体选用石墨箔。具有上述正极粘结剂和正极集流体的水系电池展示出更高的比容量、更慢的容量衰减和更小的浮充电流。

更加优选的，正极还包括负载正极活性物质的复合集流体，复合集流体为包覆有导电膜的正极集流体。

导电膜满足在水系电解液中可以稳定存在、不溶于电解液、不发生溶胀、高电压不能被氧化、易于加工成致密、不透水并且导电的要求。一方面，导电膜对正极集流体可以起到保护作用，避免水系电解液对正极集流体的腐蚀。另一方面，有利于降低正极片与正极集流体之间的接触内阻，提高电池的能量。

优选的，导电膜的厚度为10μm～2mm。

正极集流体具有相对设置的第一面和第二面，优选的，正极集流体的第一面和第二面均包覆有导电膜。

导电膜包含作为必要组分的聚合物，聚合物占导电膜的重量比重为50～95％，优选的，聚合物选自热塑性聚合物。为了使导电膜能够导电，有两种可行的形式：(1)聚合物为导电聚合物；(2)除了聚合物之外，导电膜还包含导电填料。

导电聚合物选材要求为具有导电能力但电化学惰性，即不会作为电荷转移介质的离子导电。具体的，导电聚合物包括但不仅限于聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯硫醚、聚苯胺、聚丙烯腈、聚喹啉、聚对苯撑(polyparaphenylene)及其任意混合物。导电聚合物本身就具有导电性，但还可以对导电聚合物进行掺杂或改性以进一步提高其导电能力。从导电性能和电池中的稳定使用考量，导电聚合物优选聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔。

同样的，导电填料的选材要求为表面积小、难于氧化、结晶度高、具有导电性但电化学惰性，即不会作为电荷转移介质的离子导电。

导电填料的材料包括但不仅限于导电聚合物、碳基材料或金属氧化物。导电填料在导电膜中的质量百分比范围为5～50％。导电填料的平均粒径并没有特别限定，通常范围在100nm～100μm。

当导电膜中包含导电填料时，导电膜中的聚合物优选包含起到结合导电填料作用的非导电聚合物，非导电聚合物增强了导电填料的结合，改善了电池的可靠性。优选的，非导电聚合物为热塑性聚合物。

具体的，热塑性聚合物包括但不仅限于聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯， 聚丁烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲醛，聚苯醚，聚砜，聚醚砜、丁苯橡胶或聚偏氟乙烯中的一种或多种。其中，优选为聚烯烃、聚酰胺和聚偏氟乙烯。这些聚合物容易通过热而熔化，因此容易与正极集流体复合在一起。此外，这些聚合物具有大电位窗口，从而使正极稳定并为电池输出密度节省重量。优选的，导电膜通过热压复合、抽真空或喷涂的方式结合到正极集流体上。

在一个更优选实施例中，本发明提出一种水系电池，包括正极、负极和水系电解液，其中电解液为上述的电解液。正极包括正极集流体、正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂。正极粘结剂选自丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(CMC)的混合物，正极集流体选用包覆有导电膜的不锈钢丝网。具有上述正极粘结剂和正极集流体的水系电池展示出更小的浮充电流。

为了提供更好的安全性能，优选在电解液中位于正极与负极之间还设有隔膜。隔膜可以避免其他意外因素造成的正负极相连而造成的短路。

隔膜没有特殊要求，只要是允许电解液通过且电子绝缘的隔膜即可。有机系锂离子电池采用的各种隔膜，均可以适用于本发明。隔膜还可以是微孔陶瓷隔板等其他材料。

下面通过实施例对本发明进一步说明。

实施例1

按将质量比86:7:7将锰酸锂LMO、石墨导电剂KS-6、粘结剂PVDF在NMP中混合，形成均匀的正极浆料。将正极浆料涂覆在正极集流体石墨箔上形成活性物质层，随后将其进行压片，剪裁成直径为12mm大小的圆片，制成正极片，正极片的负载量为5mg。负极采用厚度为0.2mm的锌片作为负极集流体。隔膜为AGM玻璃纤维隔膜。隔膜和负极尺寸与正极相当。

称取一定量的硫酸锌、硫酸锂溶于去离子水中，再向其中加入丙烯腈，搅拌，配置成硫酸锌浓度为2mol/L、硫酸锂浓度为1mol/L、丙烯腈(AN)在电解液中的体积分数为1％。

将正极片、负极片以及隔膜层叠组装成电芯，装入壳体内，然后注入电解液，封口，组装成电池。

实施例2

与实施例1所不同的是，丙烯腈(AN)在电解液中的体积分数为3％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例3

与实施例1所不同的是，丙烯腈(AN)在电解液中的体积分数为5％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例4

与实施例1所不同的是，正极所用粘结剂为丁苯橡胶SBR和羧甲基纤维素CMC的混合物，其中SBR与CMC的质量比为1，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例5

与实施例4所不同的是，丙烯腈(AN)在电解液中的体积分数为3％，其他部分同实施例4，组装成电池。

实施例6

与实施例4所不同的是，丙烯腈(AN)在电解液中的体积分数为5％，其他部分同实施例4，组装成电池。

实施例7

与实施例5所不同的是，正极片的负载量为500mg，其他部分同实施例5，组装成电池。

实施例8

与实施例6所不同的是，正极集流体为包覆有导电膜的不锈钢丝网，其他部分同实施例6，组装成电池。

实施例9

与实施例8所不同的是，电解液添加剂为乙腈，乙腈在电解液中的体积分数为5％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例10

与实施例4所不同的是，电解液添加剂为氰胺，氰胺在电解液中的质量分数为0.1％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例11

与实施例4所不同的是，电解液添加剂为氰胺，氰胺在电解液中的质量分数为0.2％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例12

与实施例4所不同的是，电解液添加剂为氰胺，氰胺在电解液中的质量分数为0.5％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例13

与实施例4所不同的是，电解液添加剂为氰胺，氰胺在电解液中的质量分数为1.0％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例14

与实施例4所不同的是，电解液添加剂为硫氰化钾，硫氰化钾在电解液中的质量分数为0.05％，其他部分同实施例1，组装成电池。

实施例15

与实施例4所不同的是，电解液添加剂为硫氰化钾，硫氰化钾在电解液中的质量分数为0.1％，其他部分同实施例1，组装成电池。

对比例1

与实施例1所不同的是，电解液中没有添加丙烯腈，其他部分同实施例1，组装成电池。

对比例2

与实施例4所不同的是，电解液中没有添加丙烯腈，其他部分同实施例4，组装成电池。

对比例3

与实施例7所不同的是，电解液中没有添加丙烯腈，其他部分同实施例7，组装成电池。

对比例4

与实施例8所不同的是，电解液中没有添加丙烯腈，其他部分同实施例8，组装成电池。

电化学性能测试

分别对实施例1-6、实施例8-15及对比例1、2、4的电池进行电化学性能检测，在室温下以1C倍率进行恒流循环充放电3次，电压 范围为1.4-2.1V，然后将电池在2.1V下浮充3天，再将电池在1C倍率下循环充放电3次。

分别对实施例7及对比例3的电池进行电化学性能检测，在室温下以0.2C(10mA)倍率循环充放电1次，电压范围为1.4-2.1V，然后将电池在2.1V下浮充1天，再将电池在0.2C倍率下放电至1.4V。

图1为实施例1-3及对比例1提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量。从图中可知，电解液添加丙烯腈后，电池的放电比容量明显提高。

图2为实施例1-3及对比例1提供的电池在2.1V下浮充1天、2天、3天的浮充电流密度。由图可知，随着丙烯腈添加量的增加，电池的浮充电流明显减少，浮充电流越小，说明电池发生的副反应越少，性能越好，说明添加剂丙烯腈能减少电池的副反应，提高电池的浮充性能。

图3为实施例4-6及对比例2提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量。从图中也可看出，电解液添加丙烯腈后，电池的放电比容量得到提高。

图4为实施例4-6及对比例2提供的电池在1C倍率下第3次的容量保持率与第6次的容量保持率之间的差值。在循环过程中，虽然随着循环次数增加，各电池的容量保持率在减小，但是其减小的幅度可以通过图4看出，电池第3次的容量保持率与第6次的容量保持之间的差值在添加丙烯腈后就明显比未添加丙烯腈的小，说明电池在添加丙烯腈后的容量衰减变慢循环性能提高。

图5为实施例4-6及对比例2提供的电池在2.1V下浮充1天的浮充电流密度，图6为实施例7及对比例3提供的电池在2.1V下浮充1天的浮充电流密度，从图5和6均可得知，改用CMC/SBR粘结剂，丙烯腈添加剂仍能减小浮充电流。

由实施例4-6与实施例1-3的浮充电流密度对比可以得知，使用SBR/CMC粘结剂的电池使用PVDF粘结剂的电池展示出更低的浮充电流密度。

将实施例8及对比例4提供的电池在2.1V下浮充3天，测试电池的浮充电流密度。测试结果为：实施例8的电池浮充电流密度为 0.289±0.141mA/g，对比例4的电池浮充电流密度为0.656±0.291mA/g。以上进一步说明，丙烯腈添加剂能减小浮充电流。

由实施例8和实施例6对比得知，使用导电膜包覆的不锈钢丝网作为正极集流体比使用石墨箔作为正极集流体显示出更低的浮充电流密度。

将实施例9及对比例4提供的电池在2.1V下浮充3天，测试电池的浮充电流密度。测试结果为：实施例9的电池浮充电流密度为0.336±0.175mA/g，对比例4的电池浮充电流密度为0.656±0.291mA/g。以上说明，乙腈添加剂能减小浮充电流。

图7为实施例10-13及对比例2提供的电池在2.1V下浮充3天的浮充电流密度随氰胺添加量的变化关系图。从图7可以得知，电解液中添加氰胺可以大幅降低电池的浮充电流。

图8为实施例10-13及对比例2提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量随氰胺添加量的变化关系图。从图8可以得知，电解液中添加氰胺对电池的放电容量影响不大，电池基本可以保持原有容量进行放电。其中，实施例10-12的电池的放电容量大于对比例2的放电容量。

图9为实施例10-13及对比例2提供的电池在1C倍率下第3次的容量保持率与第6次的容量保持率之间的差值(即本发明中的容量损失率)随氰胺添加量的变化关系图。从图9可以得知，电解液中添加氰胺对电池的不同循环次数下的容量损失影响不大，电池基本可以保持原有的容量损失率进行放电。

图10为实施例14-15及对比例2提供的电池在2.1V下浮充1天的浮充电流密度随硫氰化钾添加量的变化关系图。从图8可以得知，电解液中添加硫氰化钾可以降低电池的浮充电流。

图11为实施例14-15及对比例2提供的电池在1C倍率下第3、6次的放电比容量随硫氰化钾添加量的变化关系图。从图11可以得知，电解液中添加硫氰化钾，电池的放电容量有所增加。

图12为实施例14-15及对比例2提供的电池在1C倍率下第3次的容量保持率与第6次的容量保持率之间的差值(即本发明中的容量损失率)随硫氰化钾添加量的变化关系图。从图12可以得知，电解 液中添加硫氰化钾，电池基本可以保持原有的容量损失率进行放电。其中，电解液中添加0.1％wt的硫氰化钾时，电池的容量损失率较低。

析气测试

将实施例7与对比例3提供的电池在室温2.1V下浮充1天，测试其总的析气量。

图13为实施例7及对比例3提供的电池在2.1V下浮充1天的析气量。由图可知，添加丙烯腈后，产气量可以减少不止50％。

综上表明，添加剂含氰基的化合物通过吸附机理，能够明显抑制锌负极的产气和腐蚀，改善电池的比容量及循环性能，减少电池浮充电流，减少副反应，提高电池综合性能。

尽管发明人已经对本发明的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本发明精神的实质，本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不能构成对本发明的限制。