【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水系锌离子电池电解液及制备方法，特别是一种纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液及制备方法。
技术介绍
1、可充电水系锌离子电池(zibs)由于水系电解液的本征安全性和锌金属负极的显著的优势，如：资源丰富、低毒性、高理论容量(820mahg-1或5855mahcm-3)和低氧化还原电位(-0.762v vs.标准氢电极)等特性，引起了广泛的关注，并被视为锂离子电池的有力竞争者。
2、尽管水系zibs具有诸多的优点，但在大规模应用水系zibs前必须解决以下问题。第一，在锌阳极/电解液界面高度聚集的阴离子和自由水溶剂分子，在电镀/剥离过程中，寄生水分解会导致锌阳极表面的ph变化、气体产生、锌沉积不均匀和副产物积累等不友好的副反应。第二，水系锌离子电池电解液在去溶剂化过程时，部分结合水从[zn(h2o)6]2+溶剂化鞘层中释放到锌阳极界面处，促进了析氢反应，由此产生的电化学腐蚀对锌阳极非常不利，通常伴随着严重的锌枝晶生成和腐蚀。
3、为了释放锌阳极的潜力，研究者提出了许多界面调控方法，如人工界面层、双电层重构和电解液配方优化等。其中，电解液配方优化是减轻或消除锌阳极在水系电解液中副反应的直接而有效的方法。
4、传统的电解液配方优化方法是采用小分子添加剂来改善水系锌离子电池电解液的溶剂化结构和重构氢键网络，从而抑制寄生水副反应和严重的锌枝晶。虽然大多数小分子添加剂可以在一定程度上提高锌阳极/电解液界面的稳定性，使得锌离子以平面的方式沉积。然而，这些小分子添加剂往往需要过量使用低沸点
5、近年来，具有高结构稳定性和丰富官能团的大分子添加剂在调控锌离子溶剂化结构和抑制副反应方面表现出巨大的潜力。在电镀/剥离过程中，大分子添加剂往往可以吸附在锌阳极表面形成高质量的保护层。例如水溶性的甲基纤维素(mc)、羟乙基纤维素(hec)、羟丙基纤维素(hpc)和羧甲基纤维素(cmc)等传统的水溶性纤维素大分子物质，在添加到水系锌离子电池电解液中后，基本上能够克服所述的技术问题。但是这些水溶性的纤维素需要通过醚化反应制备，有副产物产生，如：氯化氢，制备过程对环境并不友好。
6、专利cn109134670a公开了一种纤维素乙酰丙酸酯及其制备方法，通过以纤维素和乙酰丙酸基酯或当归内酯为原料，利用转酯化反应获得了一种水溶性的纤维素乙酰丙酸酯，该纤维素乙酰丙酸酯及其工艺具有制备工艺简单，无副产物产生属于原子经济性反应，且原料来源均为天然生物质，对环境友好等优点。值得一提的是，传统的纤维素非离子烷基酯具有较高的取代度和玻璃化转变温度，不溶于水，甚至难以分散在水中。即使对于类似的纤维素乙酰丙酸酯及混合酯也是如此。
7、也就是说，虽然该纤维素乙酰丙酸酯属于纤维素酯类，但是其与其他的纤维素酯最大的区别就是具有水溶性，而其他的具有水溶性的纤维素酯目前还未见报道。另外，与前述的如甲基纤维素(mc)、羟乙基纤维素(hec)、羟丙基纤维素(hpc)和羧甲基纤维素(cmc)之类的传统水溶性纤维素相比，本申请所述的纤维素乙酰丙酸酯则属于完全不同类型的纤维素基大分子化合物。
8、基于上述两种原因，目前还未见将纤维素酯类大分子化合物用于水系锌离子电池电解液中，并以此解决水系锌离子电池中锌枝晶生长，副反应产生和锌离子传输动力学缓慢等科学问题。
技术实现思路
1、为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液及制备方法。本专利技术的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液制备方法简单，材料易得，环境友好；同时，本专利技术首次利用纤维素酯类大分子化合物优化水系锌离子电池电解液，解决了水系锌离子电池电解液锌枝晶生长等技术问题；此外，本专利技术优化的水系锌离子电池电解液相较于传统水溶性纤维素优化的水系锌离子电池电解液，其抑制锌枝晶生长能力更强，副反应更少，锌离子传输更快和电化学性能更优。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，水系锌离子电池电解液中添加有纤维素乙酰丙酸酯。
4、优选地，前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，所述纤维素乙酰丙酸酯在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.001-1m。
5、优选地，前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，所述纤维素乙酰丙酸酯在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.01-0.5m。
6、优选地，前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，所述水系锌离子电池电解液中的锌源为znso4、zncl2、zn(clo4)2、zn(ch3coo)2或zn(cf3so3)2中的一种或任意多种。
7、优选地，前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，所述锌源在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.1-3m。
8、优选地，前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，所述锌源在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.5-2m。
9、一种前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：
10、s1.取锌源，加水配置成水系锌离子电池电解液；
11、s2.取纤维素乙酰丙酸酯，加入到s1的水系锌离子电池电解液中，搅拌均匀，即得纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液。
12、优选地，前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液的制备方法，所述纤维素乙酰丙酸酯通过如下方法制备：
13、s1.将纤维素、有机碱和有机溶剂混合，其中，纤维素的质量百分比为1-20％、有机碱的质量百分比为0.5-30％，其余为有机溶剂；在压力为1-10mpa、温度为30-100℃的co2气氛中反应1-12小时，得纤维素溶液；
14、s2.向纤维素溶液中加入乙酰丙酸基酯或当归内酯，其中，乙酰丙酸基酯或当归内酯的加入量与纤维素溶液中的纤维素中的葡萄糖单元上的羟基的量的摩尔比为0.5-10:1；在50-150℃下反应0.1-48小时，得纤维素乙酰丙酸酯溶液；
15、s3.将纤维素乙酰丙酸酯溶液倒入c1-c4低级脂肪醇、乙酸乙酯或水中，经洗涤、沉淀、抽滤、干燥后，得到纤维素乙酰丙酸酯。
16、优选地，前述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液的制备方法，所述纤维素选自微晶纤维素、α-纤维素或从棉花、木浆粕、竹子浆粕或农林木质纤维素废弃物中分离的植物纤维素中的一种或几种的任意组合；
17、所述的有机碱的酸碱离解常数大于20，且具有如下结构特征：
18、
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【技术保护点】
1.一种纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：水系锌离子电池电解液中添加有纤维素乙酰丙酸酯。
2.根据权利要求1所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述纤维素乙酰丙酸酯在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.001-1M。
3.根据权利要求2所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述纤维素乙酰丙酸酯在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.01-0.5M。
4.根据权利要求1所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述水系锌离子电池电解液中的锌源为ZnSO4、ZnCl2、Zn(ClO4)2、Zn(CH3COO)2或Zn(CF3SO3)2中的一种或任意多种。
5.根据权利要求4所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述锌源在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.1-5M。
6.根据权利要求4所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述锌源在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.5-2M。
7
8.根据权利要求7所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述纤维素乙酰丙酸酯通过如下方法制备：
9.根据权利要求8所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液的制备方法，其特征在于：所述纤维素选自微晶纤维素、α-纤维素或从棉花、木浆粕、竹子浆粕或农林木质纤维素废弃物中分离的植物纤维素中的一种或几种的任意组合；
10.一种含有权利要求1-6任一项所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液的电池。
...【技术特征摘要】
1.一种纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：水系锌离子电池电解液中添加有纤维素乙酰丙酸酯。
2.根据权利要求1所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述纤维素乙酰丙酸酯在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.001-1m。
3.根据权利要求2所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述纤维素乙酰丙酸酯在水系锌离子电池电解液中的摩尔浓度为0.01-0.5m。
4.根据权利要求1所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述水系锌离子电池电解液中的锌源为znso4、zncl2、zn(clo4)2、zn(ch3coo)2或zn(cf3so3)2中的一种或任意多种。
5.根据权利要求4所述的纤维素乙酰丙酸酯优化水系锌离子电池电解液，其特征在于：所述锌源在水系锌离子...
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