【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能器件，具体涉及一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池及其电解液和正极。
技术介绍
1、在“碳达峰、碳中和”国家战略目标驱动下，迫切需要开发可持续高效的能源存储技术和装置，以满足人类的需求。发展安全、高比能的水系电池是目前储能器件
的研究热点之一。在众多水系电池中，可充电锌碘电池具有多电子转移和丰富的价态的优势，在大规模能源储存方面具有广阔的前景。然而，传统的锌碘电池仅依赖于i-/i2(0.54v vs.标准氢电极，she)单电子转换反应，导致输出电压平台低于1.2v，理论容量仅为211mah g-1，并没有真正意义上发挥锌碘电池高能量密度优势。此外，碘转化反应还伴随着多碘离子(i3-和i5-等)的形成，这些多碘离子容易穿过隔膜，与锌负极发生反应，即发生“穿梭效应”，从而导致低库仑效率。因此，开发更高反应电位的多价态碘转化反应是实现锌碘电池高比能的关键。
2、研究者们在近期的金属-碘电池研究过程中成功激活了高电位的i2/i+转化反应(氧化还原电位为0.99v vs.she)，基于i2/i+转化的额外电子传递机制可以将锌碘电池理论容量提高一倍，且提高的工作电压进一步将能量密度最大值提升到超高的水平。然而，i+阳离子在水系电解液中普遍面临难以稳定存在和可逆转化的问题，通常会导致低循环寿命和库伦效率。迄今为止，在水系锌碘电池体系中，只有通过zncl2电解液调制方法才可以实现i-/i2/i+的激活转化。例如，专利技术名称为“一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池及其电解液”(中国专利技术专利，申请号2020
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池及其电解液和正极。
2、本专利技术提供了一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液，具有这样的特征：通过在zn(otf)2电解液中加入碘源，并于室温下超声后制备得到锌碘电池电解液，其中，otf为so3cf3。
3、在本专利技术提供的基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液中，还可以具有这样的特征：其中，碘源为2-碘对苯二甲酸、1-甲基-3-丙基碘化咪唑、三(4-碘苯)胺、1,2-二碘苯、(碘甲基)三苯基碘化鏻、碘单质和碘化钾碘源中的一种或几种，进行超声时的超声时长为0.5h。
4、在本专利技术提供的基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液中，还可以具有这样的特征：其中，锌碘电池电解液中的锌离子和碘离子的总摩尔浓度为4m～9m，锌离子与碘离子的摩尔比为1m～3m：3m～6m。
5、本专利技术还提供了一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池的正极材料，具有这样的特征：正极材料为铟基金属有机骨架in(dobpdc)，其中，dobpdc为4,4'-二羟基-3,3’联苯二甲酸，
6、铟基金属有机骨架in(dobpdc)的制备方法如下：按1：1.2～5：10～20：10～3的质量比依次称取naoh、4,4’-二氧化联苯-3,3’-二羧酸、inso4和去离子水，先将naoh、4,4’-二氧化联苯-3,3’-二羧酸、inso4和去离子水混合均匀，转移至高压反应釜中，放置于80℃～160℃烘箱内反应12h～24h，经过滤和乙醇洗涤后于80℃真空干燥12h，得到铟基金属有机骨架in(dobpdc)。
7、本专利技术还提供了一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池正极，具有这样的特征：锌碘电池正极由上述的正极材料制备得到，锌碘电池正极的制备方法如下：
8、称取正极材料、炭黑和聚四氟乙烯，并加入n-甲基吡咯烷后均匀研磨得到浆料，然后将浆料均匀涂覆在钛箔集流体上，干燥处理后得到锌碘电池正极。
9、本专利技术还提供了一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池，具有这样的特征，包括：正极、负极、隔膜以及电解液，
10、其中，电解液为权利要求1～3中任一项的锌碘电池电解液，正极为权利要求5中的锌碘电池正极，在工作时，锌碘电池电解液激发四电子i-/i2/i+转化反应，正极材料再通过氧化还原活性羰基和羟基基团与i+发生配位反应以及通过in金属中心与zn2+发生合金化反应。
11、专利技术的作用与效果
12、根据本专利技术所涉及的一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池及其电解液和正极，首先本专利技术通过将有机碘源加入zn(otf)2电解液中形成卤间化合物i-so3cf3，激活四电子i-/i2/i+转化反应，本专利技术提供了一种zn2+、i-和稳定剂离子联合调控的新型电解液体系，选择特殊碘源替代传统单质碘，稳定剂离子通过卤素键合与高电位下生成的i+形成磺酸盐碘化合物，能够稳定激发四电子i-/i2/i+转化反应。
13、进一步地，本专利技术中为了实现i+的可逆转化，将铟基金属有机骨架in(dobpdc)作为正极材料，铟基金属有机骨架in(dobpdc)能够通过氧化还原活性羰基和羧基基团与i+发生配位反应，继而利用in金属中心与zn2+发生合金化作用以提供额外容量。因此，得益于本专利技术全新的配位反应和合金化化反应机制，能够赋予器件超高比容量及高能量密度，使得本专利技术组装的水系锌碘电池能够突破现有的储能机制瓶颈，本专利技术组装的锌碘电池的放电容量能够达到962mah g-1，并且锌碘电池的能量密度也能够达到1131wh kg-1。
14、另外，本专利技术所用的主要原料来源广泛，成本低廉且环境友好，整个体系电解液制备流程在常温常压下进行，操作简单，安全无污染。
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1.一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液，其特征在于：通过在Zn(OTF)2电解液中加入碘源，并于室温下超声后制备得到所述锌碘电池电解液，其中，OTF为SO3CF3。
2.根据权利要求1所述的基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液，其特征在于：
4.一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池的正极材料，其特征在于：所述正极材料为铟基金属有机骨架In(dobpdc)，
5.一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池正极，其特征在于：所述锌碘电池正极由权利要求4中所述的正极材料制备得到，所述锌碘电池正极的制备方法如下：
6.一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池，其特征在于，包括：正极、负极、隔膜以及电解液，
【技术特征摘要】
1.一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液，其特征在于：通过在zn(otf)2电解液中加入碘源，并于室温下超声后制备得到所述锌碘电池电解液，其中，otf为so3cf3。
2.根据权利要求1所述的基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于四电子转换反应的水系锌碘电池的锌碘电池电解液，其特征在于：
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