【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种锌离子电池电解液及其制备方法和应用，属于水系锌离子电池领域。
技术介绍
1、如今，能源危机和气候变化是当今人类社会的两大突出问题。锂离子电池(libs)具有高能量密度，被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车，减少了环境污染，也使我们的社会变得更加智能和清洁。然而，有限的锂资源和锂离子电池的安全性问题限制了其进一步发展，所以新型储能设备的研发迫在眉睫。
2、相比于易燃的锂离子电池，以锌为负极的水系锌离子电池是一种低成本、环保且安全的新型储能系统，在大规模储能领域具有较好的应用前景，有望成为替代锂离子电池的一种新型电池。虽然水系锌离子电池有很多优点，但是也面临着诸多挑战。锌离子在电沉积的过程中，容易以树枝状的形式沉积而形成锌枝晶，降低电池的循环性能、库伦效率乃至安全性能，极大地阻碍了锌离子电池商业化地进程。因此，抑制枝晶的形成对实现水系锌离子电池的实际应用具有重要意义。
技术实现思路
1、本申请提供了一种应用于锌离子电池的三元共晶电解液，该电解液由锌盐，一种复配剂，有机物n-甲基乙酰胺或者n-甲基吡咯烷酮组成。这种锌离子电池电解液能够有效抑制不可控的枝晶生长导致地电池循环性能差、库伦效率低乃至安全性能等问题。
2、本申请的一个方面，提供了一种锌离子电池电解液，所述锌离子电池电解液为三元共晶电解液；
3、所述三元共晶电解液包括锌盐、复配剂和有机溶剂；
4、所述复配剂选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、三氟甲烷磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、
5、可选地，所述三元共晶电解液由锌盐、复配剂和有机溶剂组成。
6、可选地，所述锌盐选自三氟甲基磺酸锌、四氟硼酸锌、高氯酸锌中的至少一种。
7、可选地，所述有机溶剂选自n-甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
8、可选地，所述三元共晶电解液中，所述锌盐与溶剂的摩尔比为1：2～1：10；
9、所述复配剂和溶剂的摩尔比为1：2～1：10。
10、可选地，所述锌盐与溶剂的摩尔比独立地选自1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
11、可选地，所述独立地选自1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
12、可选地，所述复配剂和溶剂的摩尔比三元共晶电解液中，锌盐与溶剂的摩尔比为1：3～1：6；
13、所述复配剂和溶剂的摩尔比为1：3～1：6。
14、本申请的另一个方面，提供一种上述的锌离子电池电解液的制备方法，所述制备方法包括：
15、将复配剂加入含有锌盐的溶液中，混合均匀，获得所述锌离子电池电解液；
16、其中，所述复配剂选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、三氟甲烷磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、三氟甲烷磺酸钠中的至少一种；
17、所述含有锌盐的溶液中还包括有机溶剂。
18、可选地，所述有机溶剂选自n-甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；
19、所述锌盐选自三氟甲基磺酸锌、四氟硼酸锌、高氯酸锌中的至少一种。
20、作为一种具体的实施方式，本申请提供上述三元共晶电解液的制备方法，包括如下步骤：
21、将锌盐和有机物混合均匀，再加入复配剂至完全溶解，制备得到三元共晶电解液。
22、本申请的再一个方面，提供一种水系锌离子电池，包括正极、负极、隔膜和上述的锌离子电池电解液。
23、可选地，所述水系锌离子电池是以锌金属材料为负极、玻璃纤维为隔膜、锌金属材料为正极、上述的锌离子电池电解液为电解液组装的zn/zn对称电池。
24、本申请从电解液改性角度出发，使用n-甲基乙酰胺或者n-甲基吡咯烷酮代替水作为溶剂，又在锌盐中添加复配剂，没有水作为溶剂，抑制充放电过程中析氢副反应的发生，防止锌箔被腐蚀，抑制锌枝晶的生长，从而制备高效且长寿命的水系锌离子电池。采用本申请的电解液制得的锌离子电池在循环性能和倍率性能等方面均有明显的提升。
25、本申请能产生的有益效果包括：
26、使用n-甲基乙酰胺或者n-甲基吡咯烷酮代替水作为溶剂，又在锌盐中添加双三氟甲烷磺酰亚胺锂，没有水作为溶剂，抑制充放电过程中析氢副反应的发生，防止锌箔被腐蚀，抑制锌枝晶的生长，从而制备高效且长寿命的水系锌离子电池。测试结果表明，本申请的水系锌离子电池电解液能有效提高水系锌离子电池的循环稳定性。
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1.一种锌离子电池电解液，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
7.一种权利要求1～6任一项所述的锌离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
9.一种水系锌离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和权利要求1～6任一项所述的锌离子电池电解液。
10.根据权利要求9所述的水系锌离子电池，其特征在于，所述水系锌离子电池是以锌金属材料为负极、玻璃纤维为隔膜、锌金属材料为正极、权利要求1～6任一项所述的锌离子电池电解液为电解液组装的Zn/Zn对称电池。
【技术特征摘要】
1.一种锌离子电池电解液，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的锌离子电池电解液，其特征在于，
7.一种权利要求1～6任一项所述的锌离子电池电解...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠伟，窦浩桢，张永光，徐咪，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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