本发明专利技术公开了一种电解液添加剂、含有该添加剂的电解液及其应用，涉及水系电池技术领域，本发明专利技术提供的电解液添加剂DMSO，可以改性溶剂化结构，实现锌硫电池产物ZnS的均匀成核，从而使得电池在充放电时的极化电压减小，助力Zn与S的相互转化，提高水系锌硫电池的循环稳定性；并且该添加剂的加入不会导致硫的溶解，也抑制了水系锌硫电池在充电过程中ZnS还原成S时硫溶于电解液而导致容量的衰减。S时硫溶于电解液而导致容量的衰减。S时硫溶于电解液而导致容量的衰减。
【技术实现步骤摘要】
一种电解液添加剂、含有该添加剂的电解液及其应用
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[0001]本专利技术涉及水系电池
，具体涉及一种电解液添加剂、含有该添加剂的电解液及其应用。
技术介绍
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[0002]随着科技的发展，生活中对电子产品的使用量越来越高，近年来锂离子电池作为重要的储能器件，在智能手机、可穿戴设备、电动汽车等领域大规模应用。然而锂资源的稀缺性和地域分布失衡之外，低安全性和环境不友好等问题也是难以忽视的问题，因此水系锌硫电池(AZIBs)因其环保，低成本和高能量密度得到了脱颖而出。
[0003]目前对锌硫水系电池的研究，仍有很多问题待解决。锌负极的枝晶，电池充放电的极化电压过大，电解液的水分解，硫的溶解容量的快速下降，这些都导致电池的稳定性下降。为解决上述问题，科研工作者进行了各种尝试，如对锌负极构建表面涂层以及优化负极结构等，这些改进效果不理想且操作繁杂，成功率低，电池性能提升不显著。而向电解液加入添加剂，操作简单，并且能显著地改善电池稳定性和延长电池寿命，是目前水系锌硫电池的研究的主流思路。但需考虑电解液添加剂的价格和安全性，很多添加剂价格昂贵，安全性差。此外，在锌沉积的过程中还会伴随持续不断的水分解，主要是析氢反应(HER)，析氢反应的发生会引起OH
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的积累，这加剧了副产物的生成，并且析氢反应产生气体，甚至电池被撑开，严重影响电池稳定性和寿命。
技术实现思路
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[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种电解液添加剂，将含有该添加剂的电解液应用于水系锌硫电池和锌离子电池中，不仅可防止电解液发生水分解和电池充放电时极化电压过大，还能抑制充电过程还原的硫溶于电解液。
[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种电解液添加剂，所述电解液添加剂为二甲基亚砜(DMSO)。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种电解液，所述电解液包含溶剂、电解质和上述的电解液添加剂。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供上述的电解液在水系锌离子电池中的应用。
[0008]本专利技术的目的之四在于提供上述的电解液在水系锌硫电池中的应用。
[0009]本专利技术的有益效果是：
[0010]1)本专利技术提供的电解液添加剂DMSO，可以改性溶剂化结构，实现锌硫电池产物ZnS的均匀成核，从而使得电池在充放电时的极化电压减小，助力Zn与S的相互转化，提高水系锌硫电池的循环稳定性。
[0011]2)本专利技术提供的电解液添加剂，具有价格低廉、安全、环保、适用范围广等特点；通过充分利用其极性官能团和分子空间结构，与电解液中水分子建立氢键，降低水活性，扩大水的电化学稳定窗口，避免析氢，提高水系锌离子电池的循环稳定性和电池寿命。
[0012]3)本专利技术提供的电解液添加剂DMSO，属于极性非质子溶剂，溶于水，且不生成新物质，硫单质是非极性分子，根据相似相容原则，硫是不溶于水或DMSO中的，这确保添加剂的加入不会导致硫的溶解，也抑制了水系锌硫电池在充电过程中ZnS还原成S时硫溶于电解液而导致容量的衰减。
附图说明：
[0013]图1为本专利技术1M ZnAC2+50v/v％DMSO水系锌离子对称电池和1M ZnAC2水系锌离子对称电池循环寿命测试图；
[0014]图2为本专利技术1M ZnAC2+50v/v％DMSO水系锌硫电池和1M ZnAC2水系锌硫电池的库伦效率
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圈数曲线图；
[0015]图3为本专利技术1M ZnAC2水系锌硫电池循环100圈后锌负极表面的SEM图；
[0016]图4为本专利技术1M ZnAC2+50v/v％DMSO水系锌硫电池循环100圈后锌负极表面的SEM图；
[0017]图5为本专利技术1M ZnAC2+50v/v％DMSO水系锌硫电池和1M ZnAC2水系锌硫电池的线性扫描伏安法(LSV)曲线图；
[0018]图6为本专利技术1M ZnAC2+50v/v％DMSO水系锌硫电池和1M ZnAC2水系锌硫电池的充放电曲线图。
具体实施方式：
[0019]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本专利技术。
[0020]本专利技术提供了一种电解液添加剂，所述电解液添加剂为二甲基亚砜(DMSO)。
[0021]本专利技术还提供了一种电解液，所述电解液包含溶剂、电解质和上述的电解液添加剂。
[0022]所述电解液添加剂的含量为溶剂含量的50v/v％。
[0023]所述溶剂为去离子水。
[0024]优选地，所述去离子水为电阻18
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25MΩ的超纯水。
[0025]所述电解质为乙酸锌。
[0026]优选地，所述电解质的浓度为1mol/L。
[0027]本专利技术还提供了上述的电解液在水系锌离子电池中的应用。
[0028]本专利技术还提供了上述的电解液在水系锌硫电池中的应用。水系锌硫电池属于水系锌离子电池。
[0029]以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。
[0030]将厚度为0.1mm的高纯锌箔(99.99％)裁剪成直径为16mm的圆片，备用；将玻璃纤维隔膜裁剪成直径为19mm的圆片，备用。
[0031]本专利技术中所使用的电池型号为CR2016。
[0032]实施例1
[0033]电解液的配制：
[0034]1、配制1mol/L乙酸锌溶液
[0035]用超纯水机制取电阻为18MΩ的超纯水作为溶剂，将乙酸锌加入超纯水中搅拌溶解，配制成浓度为1mol/L的乙酸锌水溶液。
[0036]2、配制含50v/v％DMSO的乙酸锌混合溶液
[0037]取上述配制的1mol/L乙酸锌水溶液，加入占所含超纯水50v/v％的DMSO，混合均匀，获得含50v/v％DMSO的乙酸锌混合溶液。
[0038]实施例2
[0039]水系锌离子对称电池的组装：
[0040]将锌箔分别作为电池的正、负极极片。先将正极极片放入正极壳中，然后放入玻璃纤维隔膜，再滴入150μL含50v/v％DMSO的乙酸锌混合溶液，随后在隔膜上方放入负极极片，之后依次放入垫片、弹片，最后将负极壳扣上，利用电池封装机将电池封装好，即可得到一枚水系锌离子对称电池，标记为1M ZnAC2+50v/v％DMSO水系锌离子对称电池。
[0041]对比例1
[0042]对比例1的水系锌离子对称电池组装方法同实施例2，只是将电解液替换为1mol/L乙酸锌水溶液，标记为1M ZnAC2水系锌离子对称电池。
[0043]实施例3
[0044]1、含硫正极材料的制备：
[0045]取200mg科琴黑(KJB)和200mg硫粉研磨充分，在155℃下高温融合12h，记为S@KJB
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50。按8:1:1的质量比将S@KJB
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50、导电炭黑Super P和PVDF在NMP(N
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甲基吡咯烷酮)中混合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于：所述电解液添加剂为二甲基亚砜。2.一种电解液，其特征在于：所述电解液包含溶剂、电解质和权利要求1所述的电解液添加剂。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于：所述电解液添加剂的含量为溶剂含量的50v/v％。4.根据权利要求2或3所述的电解液，其特征在于：所述溶剂为去离子水。5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于：所述去离子水为电阻18
【专利技术属性】
技术研发人员：胡磊，陈宇萌，刘伶俐，薛海峰，陈英豪，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：
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