一种耐低温碱性水系锌基电池及其应用制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，公开了一种耐低温碱性水系锌基电池及其制备方法。本发明专利技术将DMSO作为耐碱抗冻添加剂添加到1M KOH溶液中，构建了一种最低冰点为

【技术实现步骤摘要】
一种耐低温碱性水系锌基电池及其应用


[0001]本专利技术属于电池
，特别涉及一种耐低温碱性水系锌基电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]碱性水系电池，如锌基电池，因其安全性高、成本低而受到广泛关注。多样化的人类活动使电池具备在高纬度和深海等零下气候条件下工作的条件。然而，水系电解质的液态温度范围狭窄，阻碍了其在低温条件下工作的发展。虽然根据依数性提高电解液浓度可以相应降低其冰点，但是高浓度的碱性电解液会加速钝化和腐蚀金属电极从而导致锌基电池稳定性变差。考虑到电池的稳定性，优先考虑低浓度的碱性电解液。在水系电池系统中，添加抗冻剂是降低电解液凝固点的另一个重要策略。然而，大多数添加剂在碱性条件下不稳定。因此，探索耐碱抗冻添加剂对促进碱性水系电池在低温条件下工作是必要的。
[0003]二甲基亚砜(DMSO)具有29.8的高供体数，可以与水分子形成强氢键破坏水和水的相互作用来降低溶剂的冰点。DMSO可以与锌离子溶剂化，并从锌离子溶剂化鞘中排除水。此外，DMSO在酸性和碱性介质中具有高极性和良好的稳定性，可以溶解多种无机盐。据报道，其在中性条件下用作低温添加剂可达到
‑
50℃。DMSO在中性条件下用作电解质添加剂可以稳定锌负极。而碱性条件下，锌负极的稳定性存在更大的挑战。目前没有相关研究报道其在碱性条件下的抗冻性能。因此，有必要探索DMSO作为耐碱抗冻添加剂促进耐低温锌基电池的开发。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种耐低温碱性水系锌基电池，该电池以DMSO作为耐碱抗冻添加剂构建了一种最低冰点为
‑
90℃的稳定的水系电解液，使基于该电解液的锌基电池能在低温条件下稳定工作。
[0005]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0006]一种耐低温碱性水系锌基电池，其特征在于，该水系锌基电池采用含二甲基亚砜的碱性水系电解质，所述二甲基亚砜与水的摩尔分数比为0.1
‑
0.5：1；该碱性水系电解质降低电解液冰点延缓锌阳极腐蚀，防止锌枝晶形成，从而起到保护锌负极的作用；
[0007]所述含二甲基亚砜水体系的碱性水系电解质是通过将二甲基亚砜加入碱性水系电解质中制得；所述碱性水系电解质为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中的至少一种；
[0008]所述二甲基亚砜与水的摩尔分数比优选为0.3；
[0009]所述碱性水系电解质优选为氢氧化钾；
[0010]上述一种耐低温碱性水系锌基电池应用于高纬度、深海零下气候条件中。
[0011]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0012](1)本专利技术制备的耐低温碱性水系锌基电池使用摩尔分数为0.3的DMSO的1M KOH电解质能在
‑
60℃下工作；在0.5C时，在
‑
40℃下放电容量保持84.1％，在
‑
60℃下放电容量
cm
‑2和0.5mAh cm
‑2条件下，稳定700h,比没添加DMSO时稳定大约3倍。
[0025]利用这种高可逆性和良好的防冻性能，制备的锌基电池在
‑
60℃下也能工作，在充放电速率为0.5C时，在
‑
40℃下放电容量保持84.1％，在
‑
60℃下放电容量保持60.6％，结果如图2所示。本实施例将摩尔分数为0.3的DMSO添加到1M KOH溶液中构成的电解液，发现其能稳定存在至少30天，而其他常用抗冻剂如甘油或乙二醇添加到1M KOH溶液后引起整体溶液变色。这说明我们的添加剂能在碱性条件下稳定存在。
[0026]上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐低温碱性水系锌基电池，其特征在于，该水系锌基电池采用含二甲基亚砜的碱性水系电解质，所述二甲基亚砜与水的摩尔分数比为0.1
‑
0.5：1；该碱性水系电解质降低电解液冰点延缓锌阳极腐蚀，防止锌枝晶形成，从而起到保护锌负极的作用。2.根据权利要求1中所述的一种耐低温碱性水系锌基电池，其特征在于：所述含二甲基亚砜水体系的碱性水系电解质是通过将二甲基亚砜加入碱性水...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐子杰，唐天成，
申请(专利权)人：东莞大锌能源有限公司，
类型：发明
国别省市：