【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池领域，具体涉及一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液及其应用。
技术介绍
1、目前，由于能量密度高、循环寿命长等优点，锂离子电池已经广泛应用到手机、新能源汽车等重点产业领域，但是有限的锂资源和有机电解质的易燃性所带来的安全问题严重阻碍了锂离子电池的发展。相比之下，水系电池采用水系电解质，具有更高的安全性、环保性和良好的经济效益。其中水系锌离子电池具有很大的发展潜力，其体积比容量高达5851ma h·cm-3，而且具有适当的氧化还原电位，有望成为锂离子电池的替代品，用作下一代储能器件。然而，该体系同样存在着枝晶生长、析氢和腐蚀副反应等问题，这些问题互相联系，与锌电沉积竞争，最终导致电池体积膨胀、库伦效率下降、循环寿命缩短，严重阻碍了水系锌离子电池的实际应用。
2、研究人员提出了许多改性方法解决上述问题，以期提高锌负极的电化学性能。其中，电解质优化是最简单的一种。电解质的化学成分直接影响锌离子的扩散行为和电化学反应，引入电解质添加剂可以通过调控zn2+原有的溶剂化结构，降低水分子的反应活性，抑制析氢，还能在锌负极表面形成静电屏蔽层或吸附保护层，抑制枝晶和副反应。例如湖北大学(adv.funct.mater.2023,2300795)采用具有低锌亲和力的琥珀腈添加剂促进了羟基硫酸锌腐蚀产物的水平堆积，在锌阳极表面形成致密的电极电解质界面保护层，有效减缓了腐蚀副反应和枝晶生长。香港科技大学(chemical engineering journal 466(2023)143189)利用二甲基乙酰胺添
技术实现思路
1、为了提高锌负极的电化学性能，本专利技术提供了一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液及其应用。氨基酸添加剂为甲硫氨酸(met)，可以与锌离子配位，调整[zn(h2o)6]2+的溶剂化结构，降低水分子的反应活性，抑制析氢和腐蚀副反应，进而提高电池的库伦效率，延长电池的循环寿命。其结构式如下：
2、
3、为达此目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，所述电解液成分包括可溶性锌盐、去离子水以及添加剂；
5、进一步的，所述可溶性锌盐包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌中的一种以上；所述锌盐的浓度为2m。
6、进一步的，所述添加剂包括甲硫氨酸和锰盐中的一种以上；所述甲硫氨酸的浓度为1mm-5mm。
7、更进一步的，所述锰盐包括硫酸锰；所述锰盐的浓度为0.1m。
8、进一步的，所述电解液的配置方法为，分别准确称取锌盐、甲硫氨酸和锰盐，将其溶于去离子水，充分搅拌至完全溶解，然后转移至容量瓶定容。
9、本专利技术还提供以上任一项所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液在制备可充电水系锌离子电池中的应用。
10、进一步的，所述可充电水系锌离子电池包括锌锰电池。
11、进一步的，将上述电解液与正极、负极以及隔膜进行匹配组装成水系可充电锌离子电池。
12、更进一步地，所述水系可充电锌离子电池采用的正极为商业二氧化锰，负极为商业锌箔，隔膜为玻璃纤维隔膜。
13、本专利技术的技术方案具有的作用机制和优势如下：
14、(1)本专利技术在电解液中引入的甲硫氨酸添加剂可以与锌离子配位，降低水分子的反应活性，抑制析氢和腐蚀副反应。
15、(2)本专利技术在电解液中引入的甲硫氨酸添加剂可以增大锌离子的成核过电位，调节锌离子的沉积动力学，细化锌沉积颗粒，促进锌的均匀沉积。
16、(3)本专利技术在电解液中引入的硫酸锰添加剂可以抑制mno2正极的溶解。
17、(4)本专利技术所制备的电解液用于水系锌离子电池可以提高zn//cu半电池的库伦效率，显著延长zn//zn对称电池的循环寿命以及提高zn//mno2全电池的循环稳定性。
18、(5)本专利技术所涉及的电解液添加剂甲硫氨酸安全无毒，价格低廉，环境友好，而且用量极少，所涉及的电解液制备工艺简单，易于推广。
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1.一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液成分包括可溶性锌盐、去离子水以及添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述可溶性锌盐包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌中的一种以上；所述锌盐的浓度为2M。
3.根据权利要求1所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂包括甲硫氨酸和锰盐中的一种以上；所述甲硫氨酸的浓度为1mM-5mM。
4.根据权利要求3所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述锰盐包括硫酸锰；所述锰盐的浓度为0.1M。
5.根据权利要求1所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液的配置方法为，分别准确称取锌盐、甲硫氨酸和锰盐，将其溶于去离子水，充分搅拌至完全溶解，然后转移至容量瓶定容。
6.权利要求1-5任一项所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液在制备可充电水系锌离子电池中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述可充电水系锌离子电池包括权利要求1-5任一项所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液、电池正极、电池负极以及电池隔膜。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述电池正极为二氧化锰；所述电池负极为锌箔。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述电池隔膜为玻璃纤维隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液成分包括可溶性锌盐、去离子水以及添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述可溶性锌盐包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌中的一种以上；所述锌盐的浓度为2m。
3.根据权利要求1所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂包括甲硫氨酸和锰盐中的一种以上；所述甲硫氨酸的浓度为1mm-5mm。
4.根据权利要求3所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述锰盐包括硫酸锰；所述锰盐的浓度为0.1m。
5.根据权利要求1所述的一种含微量氨基酸添加剂的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解...
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