一种锌金属电池电解液及其制备方法与应用

本发明涉及锌金属电池，尤其是涉及一种锌金属电池电解液及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着对能源日益增长的需求和对气候变化的认识，人们迫切的需要推动和加速从化石燃料向清洁的可再生能源过渡。在众多的电化学储能装置中。电池既能作为电子设备稳定动力的基本单元，又能作为电网能量储存的储能装置，因而受到了广泛的关注。

2、在众多的电池系统中，锂离子电池由于高能量密度，长循环寿命在各个领域中受到了广泛的运用。但锂资源的稀缺和可燃性有机电解液的使用，严重阻碍了锂离子电池在大规模存储领域的进一步发展。为了降低储能电池的成本，人们开始探索和开发其它的储能电池。

3、其中，水系锌金属电池因高体积比容量、锌资源储量高、以及电解液的阻燃性等优点而受到了广泛关注。但是锌片负极在循环过程中存在的枝晶，腐蚀，产氢等问题大大阻碍了它的实际生产运用。

4、因此，提高锌电池的整体性能还需要进一步的研究。

技术实现思路

1、本发明所要解决的第一个技术问题是：

2、提供一种电解液。

3、本发明所要解决的第二个技术问题是：

4、提供一种所述电解液的制备方法。

5、本发明所要解决的第三个技术问题是：

6、所述电解液的应用。

7、为了解决所述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：

8、一种电解液，包括以下组分：

9、锌源；

10、溶剂；

11、乙二醇；

12、所述溶剂与所述乙二醇的体积比为52-99.75：0.25-48。

13、根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

14、相比于没有添加乙二醇的电解液，本发明的电解液在高浓度和低浓度乙二醇含量下均可以有效提高锌金属电池的循环稳定性能。其中，当乙二醇的体积较小时，其能够通过特异性的尖端吸附达到抑制枝晶的效果，避免尖端处的电子的聚集，从而避免电子的聚集导致产氢的问题和产氢后留下大量的氢氧根离子，这些氢氧根离子和锌离子发生沉淀，又会导致锌片负极表面发生钝化的问题。其中，当乙二醇的体积较大时，高浓度下则会抑制溶剂参与的一系列副反应的问题，从而达到了提高电池寿命的效果。

15、根据本发明的一种实施方式，所述锌源包括硫酸锌、醋酸锌、三氟甲磺酸锌、氯化锌和高氯酸锌中的至少一种。

16、根据本发明的一种实施方式，所述锌源在所述电解液中的摩尔浓度为1-2mol/l。

17、根据本发明的一种实施方式，所述锌源在所述电解液中的摩尔浓度为1-1.5mol/l。

18、根据本发明的一种实施方式，所述锌源在所述电解液中的摩尔浓度为0.5-1.5mol/l。

19、根据本发明的一种实施方式，所述溶剂与所述乙二醇的体积比为52-60：0.25-1。

20、根据本发明的一种实施方式，所述溶剂与所述乙二醇的体积比为52-60：1-48。

21、本发明的电解液，包括锌源、溶剂和乙二醇，当锌源的用量确定后，通过调整所述溶剂与所述乙二醇的体积比，可以调整锌源和乙二醇在电解液中的浓度。而本发明的电解液，在低浓度下能够有效抑制负极枝晶生长，在高浓度下能够有效抑制活性水参与一系列副反应，从而显著提高锌金属电池循环性能，延长使用寿命。

22、为了解决所述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：

23、一种制备所述电解液的方法，包括以下步骤：

24、混合锌源和乙二醇于溶剂中，得到所述电解液。

25、本发明制备所述电解液的方法，工艺简单，容易操作，适用于工业化大规模生产应用。

26、根据本发明的一种实施方式，还提供一种锌金属电池，包括正极、负极、电极液和隔膜，其中，所述电极液包括所述的一种电解液。

27、根据本发明的一种实施方式，所述电池中，电解液的用量为150-220μl。

28、根据本发明的一种实施方式，所述电池中，电解液的用量为180-200μl。

29、根据本发明的一种实施方式，所述正极包括二硫化钒极片。

30、根据本发明的一种实施方式，所述负极包括锌箔。

31、根据本发明的一种实施方式，所述隔膜包括玻璃纤维隔膜。

32、根据本发明的一种实施方式，所述电池中，以锌箔为工作电极，以锌箔作为对/参比电极。

33、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于：包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述锌源包括硫酸锌、醋酸锌、三氟甲磺酸锌、氯化锌和高氯酸锌中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述锌源在所述电解液中的摩尔浓度为1-2mol/l。

4.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述溶剂与所述乙二醇的体积比为52-60：0.25-1。

5.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述溶剂与所述乙二醇的体积比为52-60：1-48。

6.一种制备如权利要求1至5任一项所述的一种电解液的方法，其特征在于：包括以下步骤：

7.一种锌金属电池，其特征在于：包括正极、负极、电极液和隔膜，其中，所述电极液包括权利要求1至5任一项所述的一种电解液。

8.根据权利要求7所述的锌金属电池，其特征在于：所述正极包括二硫化钒极片。

9.根据权利要求7所述的锌金属电池，其特征在于：所述负极包括锌箔。

10.根据权利要求7所述的锌金属电池，其特征在于：所述隔膜包括玻璃纤维隔膜。

技术总结
本发明公开了一种锌金属电池电解液及其制备方法与应用。涉及锌金属电池技术领域。一种电解液，包括以下组分：锌源；溶剂，且所述溶剂不包括乙二醇；乙二醇；上述溶剂与上述乙二醇的体积比为52‑99.75：0.25‑48。相比于没有添加乙二醇的电解液，本发明的电解液在高浓度和低浓度乙二醇含量下均可以有效提高锌金属电池的循环稳定性能。

技术研发人员：黄立民,庄伟满,陈倩雯
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12