电解液、二次锌空气电池及制备方法技术

本发明专利技术涉及锌空气电池的技术领域，尤其涉及电解液、二次锌空气电池及制备方法。电解液包括：氢氧化钾15

【技术实现步骤摘要】
电解液、二次锌空气电池及制备方法


[0001]本专利技术涉及锌空气电池的
，尤其涉及一种电解液、低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池及制备方法。

技术介绍

[0002]锌空气电池具有价格便宜，能量密度高，放电平稳等优点，被视为下一代可替代锂离子电池的新能源技术。然而，目前市面上仅有一次性锌空气电池售卖，使用后即丢弃，对环境并不友好。而制约可充电锌空气电池的发展与商业应用的主要原因可归纳为：1.锌空气电池充电过程中的氧析出反应（OER）会产生氧气泡。锌空气电池放电时正极发生氧还原反应（ORR）消耗空气中的氧气，反之充电时会生成氧气。然而，空气电极上过小的气孔会让电池充电时产生的气泡无法及时排出，不仅导致电池鼓包而失效，而且会发生漏液危险；2.锌空气电池充电电压较高，通常为2V。这主要是因为OER本征活性迟缓，有着较高的氧化电位。然而在高电压下，空气电极一侧的催化剂会被氧化而逐渐失活，且不断生成的氧气泡会造成催化剂脱落，最终导致电池性能衰减甚至失效；3.缺乏能够同时催化电池充电和放电过程的双功能催化剂。目前所制备的双功能催化剂产率低，成本高，制备过程复杂且稳定性欠佳，无法用于可充电锌空气电池。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电解液、低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池及制备方法，旨在解决传统锌空气电池充电电压较高，且充电时有氧气泡产生的问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种用于低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池的电解液，其中，所述电解液包括以下组分：氢氧化钾：15
‑
25 wt%，碘化钾：25
‑
35wt%，氧化锌：0.5
‑
2wt%，其余为水。
[0006]第二方面，本专利技术提供了一种如上所述的用于低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池的电解液的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：将氢氧化钾和氧化锌溶解在水中，搅拌至氢氧化钾和氧化锌完全溶解，得到第一混合溶液；将碘化钾溶解在所述第一混合溶液中，搅拌至碘化钾完全溶解，得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液于室温下静置冷却，得到所述电解液。
[0007]第三方面，本专利技术提供了一种低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池，所述锌空气电池包括电解液，其中，所述电解液为本专利技术所述的电解液。
[0008]可选地，所述锌空气电池还包括分别位于所述电解液两侧的负极和正极，所述负
极为锌片，所述正极为空气电极。
[0009]可选地，所述空气电极包括空气电极导电基体和结合于所述空气电极导电基体表面的双功能氧催化剂，所述双功能氧催化剂选自Vulcan XC72R碳黑。
[0010]第四方面，本专利技术提供了一种本专利技术所述的低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池的制备方法，其中，包括步骤：提供负极和正极，所述负极为锌片，所述正极为空气电极；提供电解液，所述电解液为本专利技术所述的电解液；将所述负极和正极分别组装于所述电解液两侧，得到所述锌空气电池。
[0011]可选地，所述空气电极的制备方法包括以下步骤：提供空气电极导电基体；提供含有双功能氧催化剂和粘接剂的溶液；将所述含有双功能氧催化剂和粘接剂的溶液涂覆于所述空气电极导电基体上，经干燥得到所述空气电极。
[0012]可选地，所述空气电极导电基体选自碳纸。
[0013]可选地，所述双功能氧催化剂选自Vulcan XC72R碳黑。
[0014]可选地，所述粘接剂选用Nafion全氟树脂，所述粘接剂的使用量为所述双功能氧催化剂质量的80
‑
120 wt%。
[0015]有益效果：本专利技术提供一种锌空气电池的电解液，通过在传统的氢氧化钾电解液中添加碘化钾，该碘化钾有着比氧析出反应（OER）更低的氧化电位，在电池充电过程中碘离子的氧化反应（IOR）可以替代OER，使得电池在充电时避免氧气泡的产生并获得更低的充电电压，电池无鼓包漏液风险，更加安全可靠，从而大大提高电池的使用寿命。本专利技术可实现较低的充电电压（充电电压可降低至1.8V），低于目前通常报到的2V充电电压，从而有效缓解催化剂失活，将可充电锌空气电池使用寿命延长50%。
附图说明
[0016]图1为锌空气电池充电时空气电极一侧的显微镜照片；其中，图1中（a）为本专利技术实施例1充电时空气电极一侧的显微镜照片；图1中（b）为对比例1充电时空气电极一侧的显微镜照片；图2为锌空气电池循环充放电的曲线图；其中，图2中（a）为本专利技术实施例1循环充放电的曲线图；图2中（b）为对比例1循环充放电的曲线图；图3为锌空气电池循环后空气电极的SEM图像；其中，图3中（a）为本专利技术实施例1循环后空气电极的SEM图像；图3中（b）为对比例1循环后空气电极的SEM图像。
具体实施方式
[0017]本专利技术提供一种电解液、低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池及制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0018]本专利技术实施例提供一种用于低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池的电解液，其中，所述电解液包括以下组分：
氢氧化钾：15
‑
25 wt%，碘化钾：25
‑
35wt%，氧化锌：0.5
‑
2wt%，其余为水。
[0019]本专利技术实施例提供一种锌空气电池的电解液，通过在传统的氢氧化钾电解液中添加碘化钾，该碘化钾有着比氧析出反应（OER）更低的氧化电位，在电池充电过程中碘离子的氧化反应（IOR）可以替代OER，使得电池在充电时避免氧气泡的产生并获得更低的充电电压，电池无鼓包漏液风险，更加安全可靠，从而大大提高电池的使用寿命。本专利技术实施例可实现较低的充电电压（充电电压可降低至1.8V），低于目前通常报到的2V充电电压，从而有效缓解催化剂失活，将可充电锌空气电池使用寿命延长50%。
[0020]本专利技术实施例提供一种如上所述的用于低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池的电解液的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：S10、将氢氧化钾和氧化锌溶解在水中，搅拌至氢氧化钾和氧化锌完全溶解，得到第一混合溶液；S11、将碘化钾溶解在所述第一混合溶液中，搅拌至碘化钾完全溶解，得到第二混合溶液；S12、将所述第二混合溶液于室温下静置冷却，得到所述电解液。
[0021]步骤S10中，在一种实施方式中，所述搅拌至氢氧化钾和氧化锌完全溶解，得到第一混合溶液的步骤，具体包括：搅拌10
‑
20分钟，直至氢氧化钾和氧化锌完全溶解，得到澄清透明的第一混合溶液。
[0022]在一种实施方式中，所述水可以为去离子水。
[0023]步骤S11中，在一种实施方式中，所述搅拌至碘化钾完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池的电解液，其特征在于，所述电解液包括以下组分：氢氧化钾：15
‑
25 wt%，碘化钾：25
‑
35wt%，氧化锌：0.5
‑
2wt%，其余为水。2.一种权利要求1所述的用于低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池的电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将氢氧化钾和氧化锌溶解在水中，搅拌至氢氧化钾和氧化锌完全溶解，得到第一混合溶液；将碘化钾溶解在所述第一混合溶液中，搅拌至碘化钾完全溶解，得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液于室温下静置冷却，得到所述电解液。3.一种低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池，所述锌空气电池包括电解液，其特征在于，所述电解液为权利要求1所述的电解液。4.根据权利要求3所述的低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池，其特征在于，所述锌空气电池还包括分别位于所述电解液两侧的负极和正极，所述负极为锌片，所述正极为空气电极。5.根据权利要求4所述的低充电电压且充电时无氧气泡产生的锌空气电池，其特征在于，所述空气电极包括空气电极导电基体和结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵思原，倪萌，刘通，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：