[發明專利]一種水系鋅離子電池添加劑及其制備的電解液及應用

在審

• 申請號: 202210013562.4
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114447446A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 于浩;林顯森;葛林恒;劉偉良;任慢慢;楊志洲
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;H01M10/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種水系鋅離子電池添加劑和含有該添加劑的電解液及應用，其添加劑為甲醇、乙醇、乙二醇中的一種或幾種，電解液包括溶劑和溶質。其中，溶劑為水，溶質為三氟甲烷磺酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的一種或幾種，且添加劑與溶劑水的體積比為1：1～10。本發明提供的添加劑可以與水以任何比例混合，并且可以與水形成氫鍵。本發明提供的添加劑和水之間的相互作用可以有效地抑制水系鋅離子電池中的不良反應，從而提高水系鋅離子電池的電化學性能。

技術領域

本發明屬于水系鋅離子電池領域，特別涉及一種水系鋅離子電池添加劑和及其制備的電解液及應用。

背景技術

由于鋰離子電池的安全問題和資源短缺，開發新一代儲能裝置作為替代品引起了越來越多的研究興趣。作為最有前途的替代品之一，水系可充電鋅離子電池已進入研究人員的視野，具有安全、環保、理論容量高等優點。雖然鋅離子電池被認為是鋰離子電池的重要替代品，但枝晶問題和副反應仍是限制其發展的主要障礙。為了克服這些障礙，人們探索了許多策略來改性鋅負極或進行電解液設計，如表面涂層改性，負極結構優化，以及電解液改性。與涂層改性和結構優化相比，電解液改性是提高水系鋅離子電池性能的經濟途徑。相比較而言，水系電解液具有低阻抗、高功率、環保安全等優點。

本發明通過將甲醇、乙醇、乙二醇中的一種或幾種作為添加劑，水為溶劑，三氟甲烷磺酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的一種或幾種為電解質。甲醇、乙醇、乙二醇被證實是水系鋅離子電池中含鋅離子電解液的有效添加劑，它可以提高循環穩定性并抑制負極上的副反應，從而提高水系鋅離子電池的電化學性能。

發明內容

本發明旨在克服水系鋅離子電池應用中存在的技術難題。為此，本發明的目的之一在于提供一種水系鋅離子電池添加劑及其電解液制備方法，用于提升水系鋅離子電池的電化學性能。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述電解液的2032型紐扣鋅離子電池。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種水系鋅離子電池添加劑。

一種水系電解液，其特征在于，含有上述的電池添加劑。

優選的，所述的電解液由溶劑、電解質和添加劑組成。

優選的，所述添加劑為為甲醇、乙醇、乙二醇中的一種或幾種。

優選的，所述的電解質為三氟甲烷磺酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的一種或幾種。

優選的，所述的電池添加劑與溶劑水的體積比為1：1～10。

優選的，所述電解液的濃度為1～3mol/L。

進一步優選的，所述電解液的濃度為1mol/L。

進一步優選的，所述電解液的溶劑為水。

進一步優選的，所述的電池添加劑與溶劑水的體積比為1：3。

本發明還提供了一種含有如上所述的水系鋅離子電池電解液的水系2032型紐扣鋅離子電池。

進一步優選的，如上所述的水系2032型紐扣鋅離子電池，包括電池殼、極芯和電解液，所述的極芯和電解液密封于電池殼內，所述的極芯包括正極片、鋅負極片和位于正負極之間的隔膜，所述的電解液為如上所述的水系鋅離子電池電解液。

本發明的優點主要體現在以下幾個方面：

添加劑具有價格低廉、適用范圍廣和親水性等固有優勢。

本發明提供的電解液中采用的原料成本較低，制備方法簡單，在鋅離子電池的安全領域有較大的應用前景和研究價值。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。