【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水系锌离子电池电解质，特别是一种可调控溶剂化的水系锌离子电池电解质的制备及应用。所述的有机极性类电解质添加剂溶剂化作用比水更强，这有利于调节锌离子的溶剂化壳层并抑制副反应，延长锌负极的使用寿命，属于无机材料制备和新能源材料。
技术介绍
1、随着石油等不可再生能源的过度消耗，合理开发利用太阳能、风能等可再生能源愈发重要。但各种可再生能源受地域和环境等因素限制，存在着严重的随机性和间歇性。因此，实现能源的优化管理和大规模存储显得至关重要。二次电池普遍被认为是实现大规模储能技术的有力载体，但目前占据商业主流的锂离子电池因其低安全性和高成本问题，在大规模储能领域具有较大的局限性。相反，水系电池因其具有低成本、高安全性、环境友好和长循环寿命等优点，被视为最具潜力的大规模储能技术之一。然而目前市面上商业化的水系电池，比如镍氢电池、铅酸电池，受制于能量密度较低和循环寿命较短等缺点，无法满足大规模储能技术的应用需求。因此，开发低成本、高安全性、高能量密度和长循环寿命的水系电池迫在眉睫。
2、得益于金属锌(zn)在地壳中储量丰富、价格低廉、理论比容量高(820mah/g)及氧化还原电位低(-0.76v vs she)等优点，其被普遍认为是水系电池负极的优异选择。然而，zn枝晶的不可控生长和界面副反应严重限制了zn负极的可逆性，影响了其使用寿命。
3、为了解决锌枝晶生长的难题，研究人员们提出了多种解决办法，包括但不限于三维锌电极结构的设计、金属锌负极表面修饰、电解质体系优化及非金属锌负极的开发等。这其中，电
技术实现思路
0、
技术实现思路
(实验内容)
1、鉴于现有技术中存在的问题，我们提出了一种简单高效、可调控溶剂化结构的水系锌离子电池电解质的制备及应用来实现安全、长效的水系锌电池。具体而言，我们将1,3-二甲基-2-咪唑啉酮作为添加剂引入到水系锌离子电池电解质中。一方面，其较高的给体数能调节zn2+的溶剂化壳层，减少配位水的数量，减缓水分子对锌电极的腐蚀；另一方面，1,3-二甲基-2-咪唑啉酮中含丰富的n,o等极性原子，能与水分子形成分子间氢键，打破自由水的氢键网络，从而降低电解液的活性，抑制析氢副反应的发生。得益于此，基于可调控溶剂化结构电解液的锌锌对称电池表现出了更好的循环性能。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术路线如下：
3、一种可调控溶剂化的水系锌离子电池电解质的制备及应用，所述方法步骤如下：
4、取不同比例的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和水溶剂混合，经搅拌、超声分散后，使其成为均匀介质。
5、超声分散成均匀介质后，把它作为溶液去配置水系锌离子电池电解质。典型的，称量计算好质量的锌盐加入上述介质中，搅拌、超声使锌盐完全溶解，该电解质静止一天后，便可使用。
6、所述锌盐包括：硫酸锌(znso4)，氯化锌(zncl2)，三氟甲烷磺酸锌(zn(cf3so3)2)等。
7、所述电解液配制方法为：将0.5-4m的锌盐溶于均匀分散好的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮-水混合介质中。
8、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和水的体积比为从0:100-20:80。
9、本专利技术的操作方法具有如下优点及有益效果：
10、(1)本专利技术提供了可调控溶剂化结构的水系锌离子电池电解质的制备方法。通过1,3-二甲基-2-咪唑啉酮的引入，可以简单、大规模完成该改性电解质的制备，有利于工业化拓展。
11、(2)较高的给体数能调节zn2+的溶剂化壳层，减少配位水的数量，减缓水分子对锌电极的腐蚀，提高库伦效率，满足工业上对高锌利用率的要求。
12、(3)丰富的n,o等极性原子，能与水分子形成分子间氢键，打破自由水的氢键网络，从而降低电解液的活性，抑制析氢副反应的发生，提高锌电极的循环寿命。
13、(4)本专利技术制备的可调控溶剂化结构的水系锌离子电池电解质与锌电极表现出良好的界面相容性，循环稳定性和安全可靠性。为水系锌离子电池的应用提供了一种新的可行途径。
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1.一种可调控溶剂化的水系锌离子电池电解质的制备及应用，提高水系锌离子电池安全性和循环稳定性，其特征在于：取不同比例的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和水溶剂混合，经搅拌、超声分散后，使其成为均匀介质；超声分散成均匀介质后，把它作为溶液去配置水系锌离子电池电解质；典型的，称量计算好质量的锌盐加入上述介质中，搅拌、超声使锌盐完全溶解，该电解质静止一天后，便可使用。
2.根据权利要求1所述的一种可调控溶剂化的水系锌离子电池电解质的制备及应用，其特征在于：1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和水的体积比为从0:100-20:80。
3.根据权利要求1所述的一种可调控溶剂化的水系锌离子电池电解质的制备及应用，其特征在于：其所述锌盐包括硫酸锌(ZnSO4)，氯化锌(ZnCl2)，三氟甲烷磺酸锌(Zn(CF3SO3)2)，浓度在0.5-4M之间。
【技术特征摘要】
1.一种可调控溶剂化的水系锌离子电池电解质的制备及应用，提高水系锌离子电池安全性和循环稳定性，其特征在于：取不同比例的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和水溶剂混合，经搅拌、超声分散后，使其成为均匀介质；超声分散成均匀介质后，把它作为溶液去配置水系锌离子电池电解质；典型的，称量计算好质量的锌盐加入上述介质中，搅拌、超声使锌盐完全溶解，该电解质静止一天后，便可使用。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈人杰，王辉荣，黄永鑫，周安彬，胡昕，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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