一种锌基固态电解质及其制备方法和电化学器件技术

本发明专利技术提供了一种锌基固态电解质及其制备方法和电化学器件，所述锌基固态电解质包括水合氢键有机无机离子共晶，且水合氢键有机无机离子共晶的晶界上存在空位；其中，水合氢键有机无机离子共晶的结构式为Zn(M)<subgt;4</subgt;(N)<subgt;X</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O/yZn(N)x·6H<subgt;2</subgt;O，式中，M为咪唑类配体，N为无机阴离子，x＝1或2，0≤y≤0.75；水合氢键有机无机离子共晶中，锌离子和四个咪唑以及周围的无机阴离子基团组成四面体单元，四面体单元沿b轴均匀堆叠形成柔性三维氢键框架结构。该锌基固态电解质具有高Zn<supgt;2+</supgt;离子电导率，高转移数，极低活化能(～0.12eV)、优异的电化学稳定性(～2.35V)和低温(可低至‑40℃)适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锌基固态电解质及其制备方法和电化学器件，属于固态电解质电池。

技术介绍

1、固态电解质(sse)已成为安全、高能量密度和可逆电化学储能系统的重要组成部分。sse的离子电导率及其与电极的界面接触直接决定了电化学器件的性能。到目前为止，本领域已经研究了主要类型的sse，包括固体无机电解质(sies)和固体聚合物电解质(spe)。其中，sies，如氧化物，硫化物等，它们的离子运输主要依赖于连续传输途径中空位或间隙之间移动离子的跳跃，从而导致快速的离子传导，但界面处的点对点离子扩散及其刚性和脆性严重阻碍了与电极的良好界面接触。相比之下，spe由主体聚合物(例如，聚环氧乙烷、聚(丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯))和附加金属盐组成，其中金属盐分散在柔性聚合物主体材料中。这赋予spe与电极良好的接触。虽然，柔性聚合物主体材料和金属盐的结合确保了界面相容性，但spe的离子电导率在室温下通常小于10-5s cm-2，即spe受到低离子电导率的严重影响，仍需要改进。此外，锌离子、镁离子、钙离子等多价离子比锂离子具有更高的电荷密度和更强的库伦力，这意味着使用传统本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种锌基固态电解质，其特征在于，所述锌基固态电解质包括：水合氢键有机无机离子共晶，且所述水合氢键有机无机离子共晶的晶界上存在空位；

2.根据权利要求1所述的锌基固态电解质，其特征在于，当0<y≤0.75时，所述锌基固态电解质还包括吸附在所述水合氢键有机无机离子共晶的晶界上的锌离子，且所述锌离子于晶界上形成锌离子传输通道。

3.根据权利要求1或2所述的锌基固态电解质，其特征在于，所述水合氢键有机无机离子共晶的晶界上通过氢键吸附表面水分子。

4.根据权利要求1或2所述的锌基固态电解质，其特征在于，y＝0、0.25、0.5或者0.75。

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【技术特征摘要】

1.一种锌基固态电解质，其特征在于，所述锌基固态电解质包括：水合氢键有机无机离子共晶，且所述水合氢键有机无机离子共晶的晶界上存在空位；

2.根据权利要求1所述的锌基固态电解质，其特征在于，当0<y≤0.75时，所述锌基固态电解质还包括吸附在所述水合氢键有机无机离子共晶的晶界上的锌离子，且所述锌离子于晶界上形成锌离子传输通道。

3.根据权利要求1或2所述的锌基固态电解质，其特征在于，所述水合氢键有机无机离子共晶的晶界上通过氢键吸附表面水分子。

4.根据权利要求1或2所述的锌基固态电解质，其特征在于，y＝0、0.25、0.5或者0.75。

5.根据权利要求1或2所述的锌基固态电解质，其特征在于，所述咪唑类配体包括咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑或者4-甲基咪唑。

6.根据权利要求1或2所述的锌基固态电解质，其特征在于，所述无机阴离子包括clo4-、no3-或者so42-。

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【专利技术属性】
技术研发人员：支春义，洪虎，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：

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