【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水系电池，更确切地说，它涉及一种大容量可充锌锰电池的化成方法及电解液。
技术介绍
1、现在储能电池以锂离子电池和铅酸电池等储能技术为主，其中锂电池占电化学储能技术相当重要的地位。锂电池由于循环寿命长，能量密度高，质量轻等优势已经广泛应用于手机电池，电瓶车，电动汽车等。但锂离子电池成本高，安全性较差，使锂电池的发展有很大的局限性。相对比锂离子电池，水系锌锰电池具有安全性高，成本低，环保等优点，在大规模储能领域中具有非常好的发展前景。目前对锌锰电池的研究已经有很多，如对正极材料的优化设计，对负极枝晶的改善，但是对于锌锰电池化成体系很少有人探究，所以寻找一种有效稳定的一种用于大容量可充锌锰电池化成方法对其在实际应用场景中的高容量、长寿命循环以及电池的循环稳定性尤为重要，对推动水系锌锰电池的广泛应用具有非常大的理论和实际意义。
2、与锂离子电池相比，水系电池由于无法形成高度稳定的电极-电解液界面沉积层(sei)，因此对化成过程的要求就更加高；与传统铅酸电池和碱性电池相比，一种用于大容量可充锌锰电池涉及了明显的固-液沉积和溶解反应，因此化成过程中的界面稳定化难度更高，无法通过恒流恒压和浮充等方法，进行短时间化成。进一步的，恒压充电对集流体的要求比较高，并会加剧水的副反应，同时对充电设备要求也比较高，因此难以大规模应用。电解液方面，目前水系电池的化成策略报道，均一定程度上将电解液和化成程序单独考虑。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了一种大
2、第一方面，提供了一种大容量可充锌锰电池的化成方法，包括：
3、步骤1、界面形成阶段：对注液静置后的可充锌锰电池进行充电，在满足充电截止条件后停止充电，并对可充锌锰电池进行相同倍率的放电，在满足放电截止条件后停止放电，进行10～20个充放电循环形成初步的正负极界面；所述可充锌锰电池包括正极、负极、介于正负极之间的隔膜和电解液；
4、步骤2、材料激活阶段：使用倍率模式由小倍率渐变到大倍率相继进行充放电，使正负极材料得到充分激活，并巩固正负极界面；
5、步骤3、容量释放阶段：使用脉冲充电方法，进行补充的深度激活。
6、作为优选，所述正极为含锰氧化物，所述含锰氧化物中的锰元素的平均价态介于+3到+4价；所述负极包括电化学活性材料，所述电化学活性材料包括锌及其合金中的至少一种；所述电解液包括电解质盐、水和添加剂。
7、作为优选，步骤1中，所述充电截止条件为：充电时间达到1～5min，或充电截止电压达到2.0～2.05v；所述放电截止条件为：放电时间达到1～5min，或放电截止电压达到0.7～1.0v。
8、作为优选，步骤2中，小倍率充电模式为：0.1～0.25c恒流充电，充电截止电压为1.8～2.0v；小倍率放电模式为：0.1～0.25c恒流放电，放电截止电压为0.8～1.0v；大倍率充电模式为：0.7～1.0c恒流充电，充电截止电压为1.8～2.0v；大倍率放电模式为：0.7～1.0c恒流放电，放电截止电压为0.8～1.0v。
9、作为优选，步骤3中，使用0.1～0.2c的化成倍率，以充电10～30min和静置5～15min作为一个脉冲周期进行充电，当充电截止电压达到1.8～2.0v后停止充电；静置1～5min后转入0.1～0.2c的恒倍率放电过程，直至放电截止电压达到0.8～1.0v；以上步骤循环2～3圈。
10、第二方面，提供了一种如第一方面任一所述的电解液，所述电解液溶解有电解质盐，且含有促进化成过程中材料和界面稳定的添加剂；
11、所述电解质盐为锌盐和锰盐，所述锌盐包括：硫酸锌、醋酸锌、硝酸锌、高氯酸锌，三氟甲磺酸锌，氯化锌中的至少1种；所述锰盐包括：硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰、高氯酸锰、三氟甲磺酸锰、氯化锰中的至少1种；
12、所述电解液中锌离子浓度为0.5～3.0mol/l，所述电解液中锰离子浓度0.05～0.5mol/l；所述添加剂在电解液中的浓度为0.5～100g/l。
13、作为优选，所述添加剂为含有柱撑型阳离子、牺牲型阴离子、牺牲型有机分子的添加剂组合。
14、作为优选，所述柱撑型阳离子，至少包含一组离子半径差别大于20％的阳离子对；所述牺牲型阴离子包括：氟硼酸根、磺胺酸根中的至少1种；所述牺牲型有机分子包括：吡咯烷酮、氟代烷基醇、硫脲中的至少1种。
15、作为优选，所述柱撑型阳离子包括锂、钠、钾、镁、铝、镧、铈、镱、钐、铵根、四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵、甲基三乙基铵、十二烷基铵、苄基三乙基铵、十二烷基二甲基苄基铵离子中的至少2种。
16、本专利技术的有益效果是：
17、1.本专利技术在第一阶段的短暂过充既能很好的保护集流体和减少副反应的产生，还能促进电解液中添加剂的分解沉淀初步形成正负极界面。
18、2.本专利技术在第二阶段使用倍率模式由小倍率渐变到大倍率相继进行充放电，使正负极材料得到充分激活，并巩固正负极界面。
19、3.本专利技术在第三阶段使用脉冲充电方法，降低电池极化，更好的发挥出电池容量，进行补充的深度激活。所述电解液含有促进化成过程中材料和界面稳定的添加剂，与化成方法相互配合，针对性地提升锌锰电池的化成效果，从而保证该电池体系在实际应用场景中的高容量和长循环稳定性。
20、4.本专利技术提供的化成方法操作简单，对充放电设备要求不高，可以大规模应用，对电池走向市场化起到促进作用。
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1.一种大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，所述正极为含锰氧化物，所述含锰氧化物中的锰元素的平均价态介于+3到+4价；所述负极包括电化学活性材料，所述电化学活性材料包括锌及其合金中的至少一种；所述电解液包括电解质盐、水和添加剂。
3.根据权利要求2所述的大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，步骤1中，所述充电截止条件为：充电时间达到1～5min，或充电截止电压达到2.0～2.05V；所述放电截止条件为：放电时间达到1～5min，或放电截止电压达到0.7～1.0V。
4.根据权利要求3所述的大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，步骤2中，小倍率充电模式为：0.1～0.25C恒流充电，充电截止电压为1.8～2.0V；小倍率放电模式为：0.1～0.25C恒流放电，放电截止电压为0.8～1.0V；大倍率充电模式为：0.7～1.0C恒流充电，充电截止电压为1.8～2.0V；大倍率放电模式为：0.7～1.0C恒流放电，放电截止电压为0.8～1.0V。
5.根
6.一种如权利要求1至5任一所述的电解液，其特征在于，所述电解液溶解有电解质盐，且含有促进化成过程中材料和界面稳定的添加剂；
7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述添加剂为含有柱撑型阳离子、牺牲型阴离子、牺牲型有机分子的添加剂组合。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述柱撑型阳离子，至少包含一组离子半径差别大于20％的阳离子对；所述牺牲型阴离子包括：氟硼酸根、磺胺酸根中的至少1种；所述牺牲型有机分子包括：吡咯烷酮、氟代烷基醇、硫脲中的至少1种。
9.根据权利要求8所述的电解液，其特征在于，所述柱撑型阳离子，所述柱撑型阳离子包括锂、钠、钾、镁、铝、镧、铈、镱、钐、铵根、四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵、甲基三乙基铵、十二烷基铵、苄基三乙基铵、十二烷基二甲基苄基铵离子中的至少2种。
...【技术特征摘要】
1.一种大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，所述正极为含锰氧化物，所述含锰氧化物中的锰元素的平均价态介于+3到+4价；所述负极包括电化学活性材料，所述电化学活性材料包括锌及其合金中的至少一种；所述电解液包括电解质盐、水和添加剂。
3.根据权利要求2所述的大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，步骤1中，所述充电截止条件为：充电时间达到1～5min，或充电截止电压达到2.0～2.05v；所述放电截止条件为：放电时间达到1～5min，或放电截止电压达到0.7～1.0v。
4.根据权利要求3所述的大容量可充锌锰电池的化成方法，其特征在于，步骤2中，小倍率充电模式为：0.1～0.25c恒流充电，充电截止电压为1.8～2.0v；小倍率放电模式为：0.1～0.25c恒流放电，放电截止电压为0.8～1.0v；大倍率充电模式为：0.7～1.0c恒流充电，充电截止电压为1.8～2.0v；大倍率放电模式为：0.7～1.0c恒流放电，放电截止电压为0.8～1.0v。
5.根据权利要求4所述的大容量可充锌锰电池的化成方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：张婧，王世杰，侯丽娟，迟晓伟，王玉弘，
申请(专利权)人：浙江浙能中科储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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