【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水系锌金属电池电解液及制备方法，具体涉及一种高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液及其制备方法。
技术介绍
1、安全、高效、绿色可持续的储能系统和技术是当前能源领域的研究热点，尤其是需要较高安全性的大规模电网储能设备。在当前诸多储能电池中，锂离子电池因其高能量密度及工作电压的占据市场的主要份额。然而，锂离子电池由于锂源紧缺导致成本日益高涨，并且，其常用的有机电极液在热失控情况下极易造成更严重的事故，对环境及人身财产安全造成损失。为解决这一问题，研究者利用更具安全性的水系电解液替代当前的有机电解液以开发新一代的储能系统及技术。在诸多水系离子电池体系中，锌金属由于具有高丰度、低成本、较高理论容量(820mah g-1)、较低氧化还原电位(-0.762vs.she)等优势，使得水系锌离子电池领域逐渐成为科研界和产业界关注的热点。
2、然而，限制水系锌金属电池或锌离子电池走向商业化的一个重大挑战是锌金属负极的利用率以及其电化学“剥离-沉积”过程可逆性太低，这主要是由于水系电解液环境中锌负极腐蚀和锌枝晶生长等因素造成锌离子电池无法进行深度充放电循环以及短路失效。近年来，多项研究表明利用电解液调控锌与电解液的界面以减少锌负极腐蚀和抑制锌枝晶是非常有效的策略，这是由于改变界面电解液环境会影响水的反应活性和锌离子传质方式。研究表明，通过向电解液中加入非水溶剂能够限制水分子活性以抑制腐蚀。然而，这种非水溶剂与水混合形成的多元溶剂体系会降低电解液电导率而减缓电荷转移动力学。考虑到不同电解质盐的阴离子溶剂化过程会影响界
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术旨在提供一种用于提高锌负极电化学“剥离-沉积”过程可逆性的水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液；本专利技术的另一目的在于提供一种所述双盐-双溶剂电解液的制备方法。
2、技术方案：本专利技术所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，溶剂为水和醚的混合溶剂，电解质为乙酸锌加上四氟硼酸锌盐或三氟甲基磺酸锌盐。
3、优选地，所述四氟硼酸锌或三氟甲基磺酸锌的摩尔浓度为0.5～2mol/kg，乙酸锌摩尔浓度范围为0.1～0.5mol/kg，水与醚的摩尔比例为1～120：1。
4、优选地，醚溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚。
5、本专利技术涉及到可实现高可逆锌负极的一种双盐-双溶剂电解液的制备和设计方法，包括如下步骤：
6、(1)将四氟硼酸锌盐或三氟甲基磺酸锌盐溶解到水与醚的混合溶剂中形成一种单盐-双溶剂电解液；
7、(2)将乙酸锌盐溶解到单盐-双溶剂电解液中形成一种双盐-双溶剂电解液。
8、优选地，步骤(1)中所述四氟硼酸锌盐为四氟硼酸锌水合物，纯度≥99％；所述三氟甲基磺酸锌盐为无水三氟甲基磺酸锌，纯度≥98％；所述水为去离子水；所述醚溶剂纯度≥99％。
9、优选地，溶剂的最佳配比以及电解质的最佳浓度配置是通过锌金属抗腐蚀和锌负极可逆性测试得到的，所述锌金属抗腐蚀为电解液浸泡锌金属实验；所述锌负极可逆性测试为高放电深度下的锌-铜电池循环测试，锌和铜为高纯金属箔片，纯度≥99.99％。
10、优选地，所述乙酸锌锌盐为无水乙酸锌或者乙酸锌水合物，纯度≥99％；所述乙酸锌的摩尔浓度小于四氟硼酸锌或三氟甲基磺酸锌的摩尔浓度。
11、所述制备出双盐-双溶剂电解液不仅可提升锌负极的可逆性而且可适用于各类水系锌离子电池的正极。
12、有益效果：与现有电解液类型相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)所述双盐-双溶剂电解液在低浓度下抑制了单个水溶剂的锌盐电解液的腐蚀性，同时解决了单个锌盐的缓慢锌沉积动力学问题；(2)所述双盐-双溶剂电解液在60％的高锌负极放电深度(dodzn)下保持高达99.8％的锌负极平均库伦效率(ce)；(3)制备得到的双盐-双溶剂电解液可应用于水系锌离子电池各类有机聚合物和无机的钒基与锰基氧化物正极材料。
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1.一种高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，该电解液中，溶剂为水和醚的混合溶剂，电解质为乙酸锌加上四氟硼酸锌盐或三氟甲基磺酸锌盐。
2.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，所述四氟硼酸锌或三氟甲基磺酸锌的摩尔浓度为0.5～2mol/kg。
3.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，所述乙酸锌摩尔浓度范围为0.1～0.5mol/kg。
4.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，所述水与醚的摩尔比例为1～120：1。
5.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，醚溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚。
6.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，四氟硼酸锌盐为四氟硼酸锌水合物，纯度≥99％；所述三氟甲基磺酸锌盐为无水三氟甲基磺酸锌，纯度≥98％；所述乙酸锌为无水乙酸锌或者乙酸锌水合物，纯度≥99％。p>
7.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，水为去离子水，醚溶剂纯度≥99％。
8.一种权利要求1-7任一所述高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.一种水系锌离子电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的双盐-双溶剂电解液。
10.根据权利要求9所述的水系锌离子电池，其特征在于，正极材料为聚苯胺、二氧化钒或二氧化锰。
...【技术特征摘要】
1.一种高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，该电解液中，溶剂为水和醚的混合溶剂，电解质为乙酸锌加上四氟硼酸锌盐或三氟甲基磺酸锌盐。
2.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，所述四氟硼酸锌或三氟甲基磺酸锌的摩尔浓度为0.5～2mol/kg。
3.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，所述乙酸锌摩尔浓度范围为0.1～0.5mol/kg。
4.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，所述水与醚的摩尔比例为1～120：1。
5.根据权利要求1所述的高可逆水系锌离子电池用双盐-双溶剂电解液，其特征在于，醚溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲...
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