一种锌离子电解液和电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锌离子电解液和电池，属于电池技术领域。其中，所述电解液的电解质选自ZnCl2O8、ZnF

【技术实现步骤摘要】
一种锌离子电解液和电池


[0001]本专利技术属于电池
，具体地，涉及一种锌离子电解液和电池。

技术介绍

[0002]锌离子电池属于二次锌基电池。锌离子电池通常以具有大隧道的α
‑
MnO2为正极，金属锌为负极，含Zn
2+
的中性水溶液为电解液。在锌离子电池中，Zn
2+
可以在金属锌负极的表面快速可逆的沉积和溶解，也可以在α
‑
MnO2隧道中可逆的嵌入或脱出。在电池反应中，正极材料α
‑
MnO2会发生结构变化，转变为尖晶石状的三价锰相(ZnMn2O4)、层状的二价锰相(Zn
x
MnO2)和隧道型的二价锰相(Zn
x
MnO2)。在放电完全后，这三种锰相是共存的。由此可见，锌离子电池的本质为Mn
4+
、Mn
3+
和Mn
2+
的相互转换过程，实现化学能与电能转变。
[0003]常规的锌离子电池是用水溶液加ZnSO4等作为电解液。而锌电极由于放电会直接生成难溶性的ZnO或Zn(OH)2等阳极产物覆盖在电极表面，影响锌的正常溶解，使锌电极反应表面积减少，电极失去活性变为“钝态”，因此存在较大的局限性。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题中的至少一个，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一方面提供一种锌离子电解液，其中，所述电解液的电解质选自ZnCl2O8、ZnF
12
P2、Zn(TFSI)2中的一种，所述电解液的溶剂选自DMC、PC、EMC、DEC和EC中的一种或多种。
[0005]在本专利技术的一些实施方案中，所述溶剂选自DMC、PC、EMC、DEC和EC中的两种或多种，进一步地，任意一种溶剂的体积比为2%~98%。
[0006]在本专利技术的一些实施方案中，所述电解质的浓度为0.5~10mol/L。
[0007]进一步地，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂选自Vc、PS、ES、FEC中的一种或多种。
[0008]在本专利技术的一些实施方案中，所述添加剂选自Vc、PS、ES、FEC中的两种或多种。进一步地，任意一种的添加剂的体积比为0.1%~50%。
[0009]本专利技术第二方面提供一种锌离子电池，由本专利技术第一方面任一所述的电解液、正极片、负极片和隔膜组成。
[0010]进一步地，所述正极片由正极片的活性物质涂覆在正极片的集流体上制备得到，所述负极片由负极片的活性物质涂覆在负极片集流体上制备得到。优选地，用于制备正极片的集流体和用于制备负极片的集流体相同。
[0011]在本专利技术的一些实施方案中，所述集流体为不锈钢网。
[0012]在本专利技术的另一些实施方案中，所述集流体由铝、镍、钛、铜、铁、铝、锌和铬中一种或多种金属制备而成。
[0013]在本专利技术的又一些实施方案中，所述集流体为有机膜上涂覆金属镀层或者无机镀层。其中，所述有机膜选自PET、PP、PE、PI、PVC和OPP中的一种，有可以是有孔膜也可以是无
孔膜，本专利技术不做任何限制，其形状和花纹也不做任何限制。任选地，所述金属镀层由由Al、Ni、Ti、Cu、Fe、Al、Zn和Cr中一种或多种金属制备而成，例如，有机膜选择PET，在有机膜两面涂覆Al，得到集流体Al/PET/Al；再如，有机膜选择PET，在有机膜两面涂覆Ni，得到集流体Ni/PET/Ni；又如，有机膜选择PET，在有机膜两面涂覆Ni，再分别在两面涂覆Cu，得到集流体Cu/Ni/PET/Ni/Cu。又如，有机膜选择PET，在有机膜两面涂覆Ti，再分别在两面涂覆Al或者Cu，得到集流体Al/Ti/PET/Ti/Al或Cu/Ti/PET/Ti/Cu。任选地，所述无机镀层由Al2O3、TiO2、SiO2或Cr2O3制备而成。优选地，所述集流体外面还涂覆有导电涂层，所述导电涂层由碳C、CNT、炭黑或石墨制备而成。
[0014]在本专利技术中，所述正极片的活性物质包括无水Mn3O4、导电剂和粘结剂；所述负极片的活性物质包括Zn金属、导电剂和粘结剂。
[0015]导电剂是电池的关键辅材。在本专利技术的一些实施方案中，所述导电剂选自金属系导电剂（银粉、铜粉、镍粉等）、金属氧化物系导电剂（氧化锡、氧化铁、氧化锌等）、碳系导电剂（炭黑、石墨等）、纤维状导电剂（碳纤维、碳纳米管等）。
[0016]粘结剂是电池极片重要的组成材料之一，是将电极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物，具有增强活性材料、导电剂和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用，是电池材料中技术含量较高的附加材料。在本专利技术的一些实施方案中，所述粘结剂选自PVDF、CMC/SBR、PTFE、DMA和亚克力胶中的一种。
[0017]在本专利技术的一些实施方案中，所述正极片的活性物质中，无水Mn3O4、导电剂和粘结剂的比例为（70~98）：（1~15）：（1~15），例如95：2：3。
[0018]在本专利技术的一些实施方案中，所述负极片的活性物质中，Zn金属、导电剂和粘结剂的比例为（70~98）：（1~15）：（1~15），例如95：2：3。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述Zn金属为Zn金属箔、Zn金属粉或Zn金属颗粒。进一步地，所述Zn金属外面包括包覆层，例如，所述包覆层由ZnCl2、ZnF2、Al2O3、TiO2、硬炭或软炭制备而成。由此，包覆层包覆Zn金属形成第一颗粒，将第一颗粒与导电剂和粘结剂混合一起，形成第二颗粒，利用第二颗粒涂覆于集流体上即制备得到负极片。
[0019]更进一步地，所述负极片外面还涂覆有保护层，在本专利技术的一些实施方案中，所述保护层由有机物制备而成，其中所述有机物选自PMMA、PVDF和CMC/SBR中的一种或几种，优选地，所述保护层为PMMA。在本专利技术的另一些实施方案中，所述保护层由的有机物和无机物复合而成，所述无机物选自Al2O3、勃姆石、SiO2、TiO2中的一种或几种，任选地，所述保护层由PMMA和Al2O3组成，任选地，所述保护层由PVDF和Al2O3组成；任选地，所述保护层由PVDF和勃姆石组成。
[0020]隔膜是指在电池正极片和负极片之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是：隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。在本专利技术的一些实施方案中，所述隔膜由多孔性材料组成。在本专利技术的一些实施方案中，所述隔膜为PP、PE、PVDF、纸、无纺布或一种或多种复合材料组成的基材。进一步地，所述基材表面涂覆无机材料如Al2O3、勃姆石、SiO2、TiO2，或者多层复合而成的Al2O3、PVDF、PTEF等复合物。
[0021]进一步地，所述正极片、隔膜和负极片依次叠压在一起，并置于电解液中。在本专利技术的一些实施方案中，所述电池的结构选自圆柱形、长方体、立方体，其中，将正极片、隔膜
和负极片叠压在一起后，卷绕成圆柱，即可制备圆柱形电池。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌离子电解液，其特征在于，所述电解液的电解质选自ZnCl2O8、ZnF
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P2、Zn(TFSI)2中的一种，所述电解液的溶剂选自DMC、PC、EMC、DEC和EC中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的锌离子电解液，其特征在于，所述溶剂选自DMC、PC、EMC、DEC和EC中的两种或多种，任意一种溶剂的体积比为2%~98%。3.根据权利要求1或2所述的锌离子电解液，其特征在于，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂选自Vc、PS、ES、FEC中的一种或多种。4.一种锌离子电池，其特征在于，包括权利要求1所述的电解液、正极片、负极片和隔膜组成，所述正极片由正极片的活性物质涂覆在正极片的集流体上制备得到，所述负极片由负极片的活性物质涂覆在负极片集流体上制备得到。5.根据权利要求4所述的锌离子电池，其特征在于，所述集流体为不锈钢网，或者由铝、镍、钛、铜、铁、铝、锌和铬中一种或多种金属制备而成，或者由有机膜上涂覆金属镀层或者无机镀层制备而成，所述有机膜选自PET、PP、PE、...

【专利技术属性】
技术研发人员：余玉英，
申请(专利权)人：邦泰宏图深圳科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：