[發(fā)明專利]一種鋅離子電池固液混合電解質(zhì)的制備方法

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• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN113097574A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃鵬;曲婕;賴超
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇師范大學(xué)
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36
• 代理公司: 北京淮海知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32205
• 代理人: 華德明

本發(fā)明公開了一種鋅離子電池固液混合電解質(zhì)的制備方法，具體步驟為：(1)將鋅鹽溶解于蒸餾水中，制成鋅鹽溶液；(2)向鋅鹽溶液中加入瓊脂并持續(xù)加熱攪拌，直至瓊脂完全溶解，制成混合溶液；(3)冷卻后，混合溶液形成均勻的凝膠態(tài)電解質(zhì)，將其冷凍干燥后得到固態(tài)電解質(zhì)；(4)組裝電池時，加入蒸餾水浸潤固態(tài)電解質(zhì)即得固液混合電解質(zhì)。本發(fā)明的制備過程簡單，原料易得，成本低。本發(fā)明添加少量的蒸餾水作為浸潤劑，避免了電池的漏液，有效地阻礙了鋅枝晶的生長，延長了電池的循環(huán)壽命；提高了離子導(dǎo)電性，增強了電解質(zhì)與電極之間的接觸，提高了電池容量。本發(fā)明可有效地應(yīng)用于柔性鋅離子電池，為鋅離子電池商業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種鋅離子電池固液混合電解質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)

電化學(xué)儲能技術(shù)是一種清潔的儲能方式。在過去的幾十年，鋰離子電池因其高效能、高電壓、長循環(huán)壽命等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于商業(yè)儲能裝置。但由于成本高、安全問題多，嚴(yán)重阻礙了鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用。作為新興的、極具發(fā)展前景的可替代儲能技術(shù)，鋅離子可充電電池因其豐富的自然資源存量、內(nèi)在的安全性和成本效益而倍受關(guān)注。

水系鋅離子電池使用水溶液作為電解液，具有導(dǎo)電性強、安全不易燃、環(huán)保、制備相對簡單的特點，且其理論密度高達825mAh/g，在便攜式電子應(yīng)用和大規(guī)模儲能系統(tǒng)展示出巨大潛力。但使用水系電解液避免不了漏液和枝晶產(chǎn)生的問題。固態(tài)電解質(zhì)可以有效地防止液體泄漏，抑制鋅枝晶生長和活性物質(zhì)溶解。但由于固態(tài)電解質(zhì)在室溫下的離子導(dǎo)電性較低，與電極之間的接觸性差，嚴(yán)重影響電池的容量，尤其在高倍率情況下尤為突出。同時電極-電解質(zhì)界面處發(fā)生的副反應(yīng)對全固態(tài)電池的性能有一定的影響。隨著電壓或溫度的升高，副反應(yīng)會進一步降低全固態(tài)電池的容量。上述問題導(dǎo)致全固態(tài)電池在實際應(yīng)用中仍面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種鋅離子電池固液混合電解質(zhì)的制備方法，可以避免漏液和產(chǎn)生枝晶的同時，在室溫下具有很高的離子導(dǎo)電性，且與電極緊密接觸，提高電池的容量和性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鋅離子電池固液混合電解質(zhì)的制備方法，具體步驟如下：

(1)將鋅鹽溶解于蒸餾水中，制成鋅鹽溶液；

(2)向鋅鹽溶液中加入瓊脂并持續(xù)加熱攪拌，直至瓊脂完全溶解，制成混合溶液；

(3)冷卻后，混合溶液形成均勻的凝膠態(tài)電解質(zhì)，將其冷凍干燥后得到固態(tài)電解質(zhì)；

(4)組裝電池時，加入蒸餾水浸潤固態(tài)電解質(zhì)即得固液混合電解質(zhì)。

優(yōu)選地，所述鋅鹽為氯化鋅，溴化鋅，硫酸鋅，硝酸鋅，醋酸鋅，檸檬酸鋅，葡萄糖酸鋅，雙三氟甲磺酰基酰亞胺鋅，六氟磷酸鋅、三氟甲磺酸鋅、高氯酸鋅、四氟硼酸鋅中的一種或以上混合而成。

優(yōu)選地，所述鋅鹽溶液中鋅鹽濃度為0.1-10mol/L。

優(yōu)選地，所述瓊脂的質(zhì)量占混合溶液的1-6％。

優(yōu)選地，步驟(4)中的蒸餾水與固態(tài)電解質(zhì)的用量比為0.01-3mL:1g。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明的制備過程簡單，原料易得，成本低。

(2)本發(fā)明僅添加少量的蒸餾水作為浸潤劑，避免了電池的漏液，成型的固液混合電解質(zhì)有效地阻礙了鋅枝晶的生長，延長了電池的循環(huán)壽命；提高了離子導(dǎo)電性，增強了電解質(zhì)與電極之間的接觸，提高了電池容量。

(3)本發(fā)明的固液混合電解質(zhì)起到了電池電解質(zhì)和隔膜的雙重作用，可以更有效地應(yīng)用于柔性鋅離子電池。本發(fā)明為鋅離子電池商業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。

附圖說明