一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法，具体步骤为：(1)将锌盐溶解于蒸馏水中，制成锌盐溶液；(2)向锌盐溶液中加入琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；(3)冷却后，混合溶液形成均匀的凝胶态电解质，将其冷冻干燥后得到固态电解质；(4)组装电池时，加入蒸馏水浸润固态电解质即得固液混合电解质。本发明专利技术的制备过程简单，原料易得，成本低。本发明专利技术添加少量的蒸馏水作为浸润剂，避免了电池的漏液，有效地阻碍了锌枝晶的生长，延长了电池的循环寿命；提高了离子导电性，增强了电解质与电极之间的接触，提高了电池容量。本发明专利技术可有效地应用于柔性锌离子电池，为锌离子电池商业化生产提供了技术保障。为锌离子电池商业化生产提供了技术保障。为锌离子电池商业化生产提供了技术保障。

【技术实现步骤摘要】
一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法


[0001]本专利技术涉及储能电池
，具体是一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法。

技术介绍

[0002]电化学储能技术是一种清洁的储能方式。在过去的几十年，锂离子电池因其高效能、高电压、长循环寿命等优点被广泛应用于商业储能装置。但由于成本高、安全问题多，严重阻碍了锂离子电池的大规模应用。作为新兴的、极具发展前景的可替代储能技术，锌离子可充电电池因其丰富的自然资源存量、内在的安全性和成本效益而倍受关注。
[0003]水系锌离子电池使用水溶液作为电解液，具有导电性强、安全不易燃、环保、制备相对简单的特点，且其理论密度高达825mAh/g，在便携式电子应用和大规模储能系统展示出巨大潜力。但使用水系电解液避免不了漏液和枝晶产生的问题。固态电解质可以有效地防止液体泄漏，抑制锌枝晶生长和活性物质溶解。但由于固态电解质在室温下的离子导电性较低，与电极之间的接触性差，严重影响电池的容量，尤其在高倍率情况下尤为突出。同时电极
‑
电解质界面处发生的副反应对全固态电池的性能有一定的影响。随着电压或温度的升高，副反应会进一步降低全固态电池的容量。上述问题导致全固态电池在实际应用中仍面临着严峻的挑战。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法，可以避免漏液和产生枝晶的同时，在室温下具有很高的离子导电性，且与电极紧密接触，提高电池的容量和性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法，具体步骤如下：
[0006](1)将锌盐溶解于蒸馏水中，制成锌盐溶液；
[0007](2)向锌盐溶液中加入琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；
[0008](3)冷却后，混合溶液形成均匀的凝胶态电解质，将其冷冻干燥后得到固态电解质；
[0009](4)组装电池时，加入蒸馏水浸润固态电解质即得固液混合电解质。
[0010]优选地，所述锌盐为氯化锌，溴化锌，硫酸锌，硝酸锌，醋酸锌，柠檬酸锌，葡萄糖酸锌，双三氟甲磺酰基酰亚胺锌，六氟磷酸锌、三氟甲磺酸锌、高氯酸锌、四氟硼酸锌中的一种或以上混合而成。
[0011]优选地，所述锌盐溶液中锌盐浓度为0.1
‑
10mol/L。
[0012]优选地，所述琼脂的质量占混合溶液的1
‑
6％。
[0013]优选地，步骤(4)中的蒸馏水与固态电解质的用量比为0.01
‑
3mL:1g。
[0014]相对于现有技术，本专利技术创造具有以下优势：
[0015](1)本专利技术的制备过程简单，原料易得，成本低。
[0016](2)本专利技术仅添加少量的蒸馏水作为浸润剂，避免了电池的漏液，成型的固液混合电解质有效地阻碍了锌枝晶的生长，延长了电池的循环寿命；提高了离子导电性，增强了电解质与电极之间的接触，提高了电池容量。
[0017](3)本专利技术的固液混合电解质起到了电池电解质和隔膜的双重作用，可以更有效地应用于柔性锌离子电池。本专利技术为锌离子电池商业化生产提供了技术保障。
附图说明
[0018]图1为基于实施例1中的固液混合电解质所组装的电池在1mA/cm2的电流密度下的Zn|Zn对称电池的循环稳定性曲线；
[0019]图2为基于实施例2中的固态混合电解质所组装的电池在1mA/cm2的电流密度下的Zn|Zn对称电池的循环稳定性曲线。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0021]实施例1
[0022](1)将0.5mol硫酸锌(ZnSO4)溶解于100mL蒸馏水中，制成锌盐溶液；
[0023](2)向锌盐溶液中加入3g琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；
[0024](3)将混合溶液倒入模具自然冷却，待混合溶液形成均匀的凝胶态电解质，切片至适合大小，并冷冻干燥后得到固态电解质；
[0025](4)组装Zn
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Zn对电池，在组装电池时加入0.1mL蒸馏水浸润0.05g固态电解质制得固液混合电解质；所述固态电解质为直径16mm，厚度1mm的圆片；随后进行电化学性能测试，测试结果如图1所示。
[0026]图1为实施例1中制得的固液混合电解质所组装电池在1mA/cm2的电流密度下的循环稳定性曲线。在1mA/cm2的电流密度下，对称电池的极化电压为0.1V，可以稳定循环30小时，展现了优异的循环稳定性和动力学特性。
[0027]实施例2
[0028](1)将0.5mol葡萄糖酸锌和0.5mol硫酸锌(ZnSO4)溶解于100mL蒸馏水中，制成锌盐溶液；
[0029](2)向锌盐溶液中加入3g琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；
[0030](3)将混合溶液倒入模具自然冷却，待混合溶液形成均匀的凝胶态电解质，切片至适合大小，并冷冻干燥后得到固态电解质；
[0031](4)组装Zn
‑
Zn对电池，在组装电池时加入0.1mL蒸馏水浸润0.05g固态电解质制得固液混合电解质；所述固态电解质为直径16mm，厚度1mm的圆片；随后进行电化学性能测试，测试结果如图2。
[0032]图2为基于实施例2中的固态混合电解质所组装的电池在1mA/cm2的电流密度下的Zn|Zn对称电池的循环稳定性曲线。在1mA/cm2的电流密度下，对称电池的极化电压为0.2V，
可以稳定循环27小时，展现了优异的循环稳定性和动力学特性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将锌盐溶解于蒸馏水中，制成锌盐溶液；(2)向锌盐溶液中加入琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；(3)冷却后，混合溶液形成均匀的凝胶态电解质，将其冷冻干燥后得到固态电解质；(4)组装电池时，加入蒸馏水浸润固态电解质即得固液混合电解质。2.根据权利要求1所述的一种锌离子电池固液混合电解质的制备方法，其特征在于，所述锌盐为氯化锌，溴化锌，硫酸锌，硝酸锌，醋酸锌，柠檬酸锌，葡萄糖酸锌，双三氟甲磺酰基酰亚胺锌，六氟磷酸锌、三氟甲磺酸锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，曲婕，赖超，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：