本发明涉及锌镍电池技术领域，尤其涉及一种高比能量锌镍电池的电解液及其制备方法。
背景技术：
目前，国内铅酸蓄电池领域的市场应用在汽车起动、通信用电源等，铅酸蓄电池具有较明显的竞争力，但随着近年来新兴二次电源(如锂电池)的研发应用，铅酸蓄电池比能量密度低、活性物质利用率不高、高倍率放电性能较差、循环寿命较短等不足，特别是全混和插电式混合动力车辆对电池的能量提出更严格的标准，成为进入电动汽车市场最大的制约因素。
锌镍电池与锂电电池和铅酸电池相比在比能量，环境保护等方面具有明显的优点，与锂电池相比，其使用安全性、低温性能、可回收利用以及性价比方面更突出，使该系列电池的研究开发具有极大的吸引力，特别是在大电流放电时电池容量衰减较少，是一种能循环利用的二次电池。但有限的循环次数是制约高比能量铁电池发展的最大的阻碍。
中国专利文献上公开了“一种可充电锌镍电池用电解液、锌镍电池及其制备方法”，其申请公布号为cn105304946a，该发明的锌镍电池用电解液能够大幅减少锌电极的溶解，大大提高了锌镍电池的循环性能，使用本发明的锌镍电池用电解液的锌镍电池的循环性能超过了1000次。但是，该发明的锌镍电池中，锌电极循环过程中自溶解的造成锌电极的形变、钝化、枝晶等问题，进而导致电池容易出现一致性问题。
技术实现要素：
本发明为了克服现有高比能量锌镍电池正极活性物质软化脱落、锌电极循环过程中自溶解的造成锌电极的形变、钝化、枝晶的问题，提供了一种高比能量锌镍电池的电解液，实现了高比能量锌镍电池的循环寿命的提高。
本发明还提供了一种高比能量锌镍电池的电解液的制备方法，该方法步骤简单，对设备无特殊要求，易于产业化。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高比能量锌镍电池的电解液，由以下质量百分含量的组分组成：碱15～35％，添加剂1.5～3.5％，硅溶胶1～4％，水余量。
由于锌镍电池中的电解液溶解有较多的氧化锌，使得电解液在被锌酸盐饱和后，容易出现浓度不一致，即底层电解液锌酸盐浓度较高，顶部较低。因此，在放电过程中，极片顶部的活性物质更容易反应，经过反复的充放电之后，活性物质容易沉积到极片中下部，出现了锌负极的变形。
本发明创造性地在电解液中加入硅溶胶，采用胶体是利用表面羟基在锌酸盐桥联作用下，形成三维网状结构，从而固定住电解液，使其由液态转变为凝胶态。硅溶胶胶体电解液可以有效防止锌酸盐分层，使电池充放电平稳：起动性能和耐深放电性能得到很好的提升；也抑制了晶体的长大，延长了电池循环寿命。加入碱液置换出来单质等吸附在颗粒表面，阻止颗粒长大聚结，提高电极活性物质的利用率，单质还可以放止电极膨胀，提高电极反应的可逆性，强化电极充电过程中的析氧极化，延长电极循环寿命等。
作为优选，所述碱选自koh、naoh、lioh、mg(oh)2、al(oh)2、ca(oh)2中的一种或几种。
电解液浓度过高，导电性好，容易提高正负极利用率，但会增加锌电极的自腐蚀行为，如果电解液浓度过低，可以减少氧化锌的溶解过程，但是电解液导电能力差，致使正负极不能充分反应，要降低电解液浓度，为了保证正、负极反应充分，通过加入其它碱液增加电解液离子电解程度，提升电解液的利用率。
作为优选，所述添加剂为氧化锌或氧化铅。
作为优选，所述硅溶胶的胶体粒子的粒径为10～20nm。该粒径范围内的硅溶胶胶体的表面羟基在锌酸盐桥联作用下，快速形成三维网状结构，固定住电解液，使其由液态快速转变为凝胶态。
一种高比能量锌镍电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述配比称取原料，将碱加入到水中，加热搅拌溶解，得碱液；
(2)在碱液中加入添加剂和硅溶胶，搅拌均匀后，水浴超声，得高比能量锌镍电池的电解液。
作为优选，步骤(1)中，加热溶解的温度为50～75℃。
作为优选，步骤(1)中，搅拌速率控制在120～200rmp。
作为优选，步骤(2)中，水浴温度为45～65℃。
作为优选，步骤(2)中，超声频率为40～60khz；超声时间为0.5～6h。在该超声频率范围内，能保证溶解的电解液充分进入到凝聚的硅溶胶颗粒间隙中，保证其反应时电子传导速率高速有效。
作为优选，步骤(1)和(2)中，采用分批次加料方式进行加料，在分批次加入保证原料的溶解充分，确保电解液的稳定性。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的高比能量锌镍电池的电解液利用率高、加入硅溶胶胶体电解液可以有效防止锌酸盐分层，使电池充放电平稳：起动性能和耐深放电性能得到很好的提升；也抑制了晶体的长大，延长了电池循环寿命；
(2)制备方法步骤简单，对设备无特殊要求，易于产业化。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
(1)按照以下配比称取原料，koh35％，氧化锌1.5％，胶体粒子粒径为10nm的硅溶胶1％，水余量，各组分之和为100％；将碱加入到水中，50℃加热，200rmp搅拌溶解，得koh溶液；
(2)在koh溶液中加入氧化锌和硅溶胶，搅拌均匀后，45℃水浴条件下，60khz频率下超声0.5h，得高比能量锌镍电池的电解液。
实施例2
(1)按照以下配比称取原料，koh10％、naoh5％，氧化铅3.5％，胶体粒子粒径为20nm的硅溶胶4％，水余量，各组分之和为100％；将碱加入到水中，75℃加热，120rmp搅拌溶解，得碱液；
(2)在碱液中分批次加入氧化铅和硅溶胶，搅拌均匀后，65℃水浴条件下，40khz频率下超声6h，得高比能量锌镍电池的电解液。
实施例3
(1)按照以下配比称取原料，mg(oh)220％、al(oh)25％、ca(oh)25％，氧化锌2％，胶体粒子粒径为15nm的硅溶胶3％，水余量，各组分之和为100％；将碱分3次加入到水中，60℃加热，150rmp搅拌溶解，得碱液；
(2)在碱液中加入氧化锌和硅溶胶，搅拌均匀后，50℃水浴条件下，30khz频率下超声2h，得高比能量锌镍电池的电解液。
对比例
本对比例的锌镍电池用电解液包括如下重量百分比的组分：30％的氢氧化钾，2％的磷酸钠，15％的硼酸钾；余量为水。
分别采用实施例1-3和对比例的电解液制备锌镍电池，并对锌镍电池的电池循环寿命做检测，结果如表1所示：
表1.检测结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。