本发明属于水系锌离子电池，特别涉及一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法和水系锌碘电池。
背景技术：
1、相比于传统的碱金属二次电池（锂离子、钠离子电池等），以水作为电解质的锌碘电池具有低成本、高安全性、无毒且易回收等优点，在大规模储能系统中更具优势。然而，尽管有上述优势，基于i-/i2两电子反应传统的水系锌碘电池仅提供211mah/g的理论容量，严重限制了水系锌碘电池能量密度。此外，现如今已报道的水系锌碘电池技术在提升电池的能量密度过程中，难以兼顾锌负极侧的副反应和温度对水系电池的应用限制，极大程度上限制了锌碘电池的循环稳定性。因此，急需开发一种宽温域高容量水系锌碘电池。
技术实现思路
1、为了解决现有水系锌碘电池能量密度不高的问题，本发明提供了一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，该方法制备的水系锌碘电池在-50℃至50℃宽温域范围内具备极高的比容量和优异的循环性能。
2、本发明还提供了一种宽温域高容量级联水系锌碘电池。
3、本发明通过以下技术方案实现：
4、本发明提供一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，所述制备方法包括：
5、将高氯酸锌、细菌纤维素、丙烯酰胺、1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、交联剂和引发剂共同溶于水，获得混合液；
6、所述混合液在60℃～80 ℃下进行聚合反应，获得富溴聚阳离子水凝胶电解质；
7、以碘复合材料作为正极，以金属锌作为负极，以所述富溴聚阳离子水凝胶电解质作为电解质，组装成水系锌碘电池。
8、进一步的，在所述混合液中，所述高氯酸锌浓度为1～3 mol/l，所述细菌纤维素浓度为0.1～0.5 wt%，所述丙烯酰胺浓度为1～3mol/l，所述1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐浓度为0.1～1 mol/l，所述交联剂浓度为0.001～0.004 mol/l，所述引发剂浓度为0.010～0.052 mol/l。
9、进一步的，所述交联剂包括n,n-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂包括过硫酸铵。
10、进一步的，所述混合液在60℃～80 ℃下进行聚合反应，获得富溴聚阳离子水凝胶电解质，具体包括：
11、所述混合液在60℃～80 ℃下进行聚合反应，反应时间为8～12 h，获得富溴聚阳离子水凝胶电解质。
12、进一步的，所述正极通过以下方法制备：
13、将碘、活性炭、细菌纤维素和碳纳米管分散于水中，获得分散液；
14、所述分散液搅拌后进行抽滤，再经干燥，获得所述正极。
15、进一步的，所述碘、所述活性炭、所述细菌纤维素和所述碳纳米管的质量比为（2～4）：（4～6）：1：1。
16、进一步的，所述分散液搅拌一定时间后进行抽滤，再经干燥，获得所述正极，具体包括：
17、所述分散液搅拌24±6 h后进行抽滤，再经干燥，获得所述正极。
18、进一步的，所述负极包括锌片或锌箔，厚度为 20～100 μm。
19、基于同一发明构思，本发明提供一种宽温域高容量级联水系锌碘电池，所述水系锌碘电池通过上述一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法制得。
20、或者，本发明提供一种宽温域高容量级联水系锌碘电池，所述水系锌碘电池按照正极壳-垫片-正极-电解质-负极-负极壳的顺序组装而成，所述水系锌碘电池中的正极、电解质和负极分别与上述一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法限定或制备的所述正极、所述电解质和所述负极相同。
21、本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
22、1.本发明一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，该方法以高氯酸锌、细菌纤维素、丙烯酰胺和1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐为原料，在交联剂和引发剂的作用下通过一步聚合法得到富溴聚阳离子水凝胶电解质，成功将溴元素及聚合物阳离子骨架引入到水系锌碘电池的电解质中，在激活稳定四电子i-/i2/i+碘转化反应的同时级联br-/br0转化反应，制备的锌碘电池在-50℃至50℃宽温域范围内均表现出良好的电化学性能，具备极高的比容量和优异的循环性能。
23、2.本发明一种宽温域高容量级联水系锌碘电池，该水系锌碘电池由电池壳、正极、负极、凝胶电解质（同时可作为隔膜）组成，所述正极为碘和活性炭的复合材料，所述负极为锌片，所述凝胶电解质为富溴聚阳离子水凝胶电解质，该水系锌碘电池将溴引入到水系锌碘电池电解质中，成功激活了基于i-/i2/i+的四电子碘转化反应和级联的br-/br0转化反应，基于碘的质量为标准，比容量达到了630mah/g，本发明将聚合物阳离子骨架引入到水系锌碘电池中，通过阳离子对多碘化物的稳定作用，显著提升了上述级联反应的可逆性，提高了电池的循环稳定性，并且，所述富溴聚阳离子水凝胶电解质中的水分子通过与锌盐中的阴离子和聚合物阳离子骨架中的羟基、酰胺基形成氢键限制了水分子的活性，抑制了锌负极表面副产物以及锌枝晶的生长，从而实现了均匀的锌沉积。
1.一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，在所述混合液中，所述高氯酸锌浓度为1～3 mol/l，所述细菌纤维素浓度为0.1～0.5wt%，所述丙烯酰胺浓度为1～3 mol/l，所述1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐浓度为0.1～1 mol/l，所述交联剂浓度为0.001～0.004 mol/l，所述引发剂浓度为0.010～0.052 mol/l。
3.根据权利要求1或2所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，所述交联剂包括n,n-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂包括过硫酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，所述混合液在60℃～80 ℃下进行聚合反应，获得富溴聚阳离子水凝胶电解质，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，所述正极通过以下方法制备：
6.根据权利要求5所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，所述碘、所述活性炭、所述细菌纤维素和所述碳纳米管的质量比为（2～4）：（4～6）：1：1。
7.根据权利要求5所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，所述分散液搅拌一定时间后进行抽滤，再经干燥，获得所述正极，具体包括：
8.根据权利要求1所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法，其特征在于，所述负极包括锌片或锌箔，厚度为 20～100 μm。
9.一种宽温域高容量级联水系锌碘电池，其特征在于，所述水系锌碘电池通过权利要求1～7中任一项所述的一种宽温域高容量级联水系锌碘电池的制备方法制得。
10.一种宽温域高容量级联水系锌碘电池，其特征在于，所述水系锌碘电池按照正极壳-垫片-正极-电解质-负极-负极壳的顺序组装而成，所述水系锌碘电池中的正极、电解质和负极分别与权利要求1～8中任一项限定或制备的所述正极、所述电解质和所述负极相同。