【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水系锌离子电池的，涉及一种水系锌离子电池电解液及水系锌离子电池。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、水系锌离子电池(zibs)因其容量大、资源丰富以及锌与安全稳定的水溶液电解质的相容性等特点而被认为是可充电锂离子电池(lib)的一种很有前途的替代品，其具有高理论容量(820mah/g、5854mah/cm2)，低氧化还原电位，无毒，储量丰富、价格合理、环境友好等优点。但负极锌枝晶的生长和副反应问题仍阻碍zib的发展。但是由于zn2+/zn的还原电位比析氢反应的还原电位更低，因此导致了锌金属在水中的电镀和剥离过程不稳定，导致出现严重的副反应，以及锌负极的腐蚀/钝化等，原因可以概括如下：在水系电解液中，水分子会包裹住锌离子，形成具有定向和有序结构的溶剂离子基团——[zn-(h2o)n]2+。在位于双电层中的锌离子电镀的去溶剂化过程中，需要克服能量势垒，会释放大量不稳定的游离活性水分子，这种水分子具有减弱的h-o键，更容易分解产生氢，导致金属zn附近局部微环境的ph增加，会致使锌负极发生腐蚀钝化等副反应，并进一步导致锌枝晶的生长。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种水系锌离子电池电解液及水系锌离子电池，本专利技术通过调控锌离子的溶剂化结构，减少电镀过程产生的活性水分子，并调控电极/电解质界面
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一方面，一种水系锌离子电池电解液，以水作为溶剂，以锌盐作为电解质，以异丙醇和氟硼酸盐为添加剂，异丙醇在所述电解液中的体积浓度为0.1～10％，氟硼酸盐在所述电解液中的浓度为0.01～0.5mol/l，所述氟硼酸盐的阳离子为铵离子或除锌离子外的金属阳离子。
4、本专利技术在水系锌离子电池电解液中添加异丙醇和氟硼酸盐作为添加剂，其中，异丙醇可以取代水分子参与zn2+的外部溶剂化壳结构，而后其与氟硼酸根的双效协同作用会促进氟硼酸根也取代水分子进入zn2+的溶剂化鞘中，诱导在负极上形成富含znf2和zn3b2o6的梯度双层sei层，通过利用上述氟硼酸根与异丙醇的双效协同作用能够有效提高水系锌离子电池负极的稳定性。
5、本专利技术向水系锌离子电池电解液中添加异丙醇和氟硼酸钠作为添加剂，能够对h2o分子的综合操纵同时实现氢键重构、溶剂化壳层优化和多功能双层zn-电解质界面。该电解质策略具有优异的环境适应性，抑制了水的活性，实现了宽的电化学稳定窗口，抑制了水系锌离子电池负极的副反应以及枝晶生长，稳定了电极/电解质界面，实现了高效的锌电镀/剥离效率。
6、另一方面，一种水系锌离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述电解液为上述水系锌离子电池电解液。
7、本专利技术的有益效果为：
8、1.本专利技术向水系锌离子电池电解液中添加的添加剂包括异丙醇和氟硼酸根，异丙醇会参与锌离子溶剂化结构中，并通过与氟硼酸根的双效协同作用使氟硼酸根也进入锌离子溶剂化结构中，减少锌离子去溶剂化过程中活性水的产生，抑制了水的活性，实现了宽的电化学稳定窗口，抑制了水系锌离子电池负极的副反应以及枝晶生长，稳定了电极/电解质界面。
9、2.本专利技术提供的中水系锌离子电池中，电解液中氟硼酸根基团与锌负极表面锌金属原子发生反应，在zn金属表面依次生成zn3b2o6和znf2，形成梯度znf2-zn3b2o6界面相。外层znf2可以促进zn2+去溶剂化，内部zn3b2o6可以作为快速zn2+传输的通道，促进负极锌离子的均匀沉积。二者协同作用抑制了锌负极枝晶的增长和副反应的发生，使使用了氟硼酸盐作为添加剂的水系锌离子电池具有良好循环稳定性的效果。
10、3.本专利技术提供的水系锌离子电池电解液制备过程简单可行，仅需要将少量异丙醇作为稀释剂按浓度要求加入电解液中，并将少量的氟硼酸盐作为添加剂按浓度要求加入电解液中，组装电池电池即可。同时，本专利技术使用的原料环境友好且价格低廉。
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1.一种水系锌离子电池电解液，以水作为溶剂，以锌盐作为电解质，其特征是，以异丙醇和氟硼酸盐为添加剂，异丙醇在所述电解液中的体积浓度为0.1～10％，氟硼酸钠在所述电解液中的浓度为0.01～0.5mol/L，所述氟硼酸盐的阳离子为铵离子或除锌离子外的金属阳离子。
2.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，氟硼酸盐在所述电解液中的浓度为0.1～0.5mol/L。
3.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，氟硼酸盐在所述电解液中的浓度为0.2～0.4mol/L。
4.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，异丙醇在所述电解液中的体积浓度为1～10％。
5.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，锌盐选自硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、高氯酸锌、四氟硼酸锌、三氟甲烷磺酸锌中的一种或多种；或，锌盐在所述电解液中的浓度为1～3mol/L。
6.一种水系锌离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征是，所述电解液为权利要求1～5任一所述的水系锌离子电池电解液。
7.如权利要求6
8.如权利要求6所述的水系锌离子电池，其特征是，所述正极包括集流体、活性材料、粘结剂、导电剂。
9.如权利要求8所述的水系锌离子电池，其特征是，所述正极的制备方法为：将活性材料、粘结剂、导电剂加入溶剂中混合均匀获得浆料，将浆料涂覆在集流体上，干燥，即得。
10.如权利要求8所述的水系锌离子电池，其特征是，所述正极中的活性材料为PEDOT插层五氧化二钒。
...【技术特征摘要】
1.一种水系锌离子电池电解液，以水作为溶剂，以锌盐作为电解质，其特征是，以异丙醇和氟硼酸盐为添加剂，异丙醇在所述电解液中的体积浓度为0.1～10％，氟硼酸钠在所述电解液中的浓度为0.01～0.5mol/l，所述氟硼酸盐的阳离子为铵离子或除锌离子外的金属阳离子。
2.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，氟硼酸盐在所述电解液中的浓度为0.1～0.5mol/l。
3.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，氟硼酸盐在所述电解液中的浓度为0.2～0.4mol/l。
4.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，异丙醇在所述电解液中的体积浓度为1～10％。
5.如权利要求1所述的水系锌离子电池电解液，其特征是，锌盐选自硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓，陈炳超，周国伟，桑冰艳，高婷婷，何妍妍，冯凯强，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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