本发明涉及水系电池,尤其涉及一种耐低温电解液及其应用以及一种水系硒基电池。
背景技术:
1、得益于安全性高、成本低、环境友好和可快速充放电等优势,水系电池逐渐成为大规模储能应用中锂离子电池的实际替代品。然而,低温下水系电解质结冰问题导致离子电导率急剧下降,电池性能迅速恶化,限制了水系锌离子电池在寒冷地区和冷冻产业链中的应用发展。目前常用的降低电解质水溶液凝固点的方法包括使用高浓度电解质(natcommun.2020,11,4463)和在电解质中加入有机添加剂(angew.chem.int.ed.2019,58,16994–16999)以及水凝胶(adv.funct.mater.2020,30,1907218)等。但这些方法存在制备困难,环境污染大以及不能很好地继承水系电解质独特优点等问题。此外,当前研究较多的水系锌离子电池正极材料如mno2、v2o5、聚苯胺pani等,其正极比容量普遍较低,在-50℃的低温下,几乎都处于300mah g-1以下,难以满足实际应用的需求。因此,对于水系电池耐低温电解质的设计和高比容量正极材料的开发具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种耐低温电解液及其应用以及一种水系硒基电池。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种耐低温电解液,所述耐低温电解液为cu(clo4)2溶液;
4、所述cu(clo4)2溶液的浓度为4~7mol l-1。
5、本发明还提供了所述的耐低温电解液在水系硒基电池中的应用。
6、本发明还提供了一种水系硒基电池,包含下列组分:
7、耐低温电解液、正极和负极。
8、作为优选,所述正极的制备方法包含下列步骤:
9、将硒碳复合材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合后研磨得到中间体浆料;
10、将中间体浆料涂敷在集流体上即得所述正极材料。
11、作为优选,所述导电剂为炭黑、乙炔黑和石墨烯中的一种或多种。
12、作为优选,所述粘结剂为聚偏二氟乙烯和/或聚四氟乙烯。
13、作为优选,所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮和/或酒精。
14、作为优选,所述硒碳复合材料、导电剂、粘结剂和溶剂的质量比为5~10:0.1~2:0.1~2:120。
15、作为优选,所述负极的材质为铜或锌。
16、本发明提供了一种耐低温电解液,所述耐低温电解液为cu(clo4)2溶液。本发明从氢键形成等角度出发,利用电解液中的离液型阴离子clo4-的独特溶剂化作用,破坏原有水环境中水分子之间的氢键,从而获得了低的凝固点和高的离子电导率,该电解液的设计对开发低温高性能水系电池具有重要意义。
17、本发明还提供了一种水系硒基电池,包含下列组分:耐低温电解液、正极和负极。本发明从转换反应的机制出发,利用电解液中的阳离子cu2+与硒基正极的独特反应,实现了四电子转移反应,从而获得了高比容量的水系硒基电池,对高容量电池的设计具有重要启发。
18、本发明显著拓宽了水系电池的使用范围,可在-50℃的超低温下正常工作,可满足全国不同地区的不同气候条件,对水系电池在低温下的研究具有重要作用。
1.一种耐低温电解液,其特征在于,所述耐低温电解液为cu(clo4)2溶液;
2.权利要求1所述的耐低温电解液在水系硒基电池中的应用。
3.一种水系硒基电池,其特征在于,包含下列组分:
4.如权利要求3所述的水系硒基电池,其特征在于,所述正极的制备方法包含下列步骤:
5.如权利要求4所述的水系硒基电池,其特征在于,所述导电剂为炭黑、乙炔黑和石墨烯中的一种或多种。
6.如权利要求4或5所述的水系硒基电池,其特征在于,所述粘结剂为聚偏二氟乙烯和/或聚四氟乙烯。
7.如权利要求6所述的水系硒基电池,其特征在于,所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮和/或酒精。
8.如权利要求7所述的水系硒基电池,其特征在于,所述硒碳复合材料、导电剂、粘结剂和溶剂的质量比为5~10:0.1~2:0.1~2:100~120。
9.如权利要求7或8所述的水系硒基电池,其特征在于,所述负极的材质为铜或锌。