一种有机电解液及锌离子电池和其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有机电解液及锌离子电池和其制备方法，属于电化学储能器件领域。解决现有技术中由于有机电解液的高粘度和低离子电导率而导致在电化学反应过程中电荷转移缓慢，界面传质受阻，离子电导率低等的技术问题本发明专利技术提供一种以叶绿素衍生物作为添加剂的有机电解液。本发明专利技术还提供一种含有本发明专利技术的有机电解液的锌离子电池及其制备方法。本发明专利技术提供的有机电解液，以叶绿素衍生物作为添加剂，将采用叶绿素衍生物作为添加剂的电解液应用于锌二次电池中，极大地促进了锌离子在有机电解液中的传输速度，提高了离子电导率，改善了电池的倍率性能，这为锌二次电池的商业化提供了新的前景。了新的前景。了新的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种有机电解液及锌离子电池和其制备方法


[0001]本专利技术属于电化学储能器件领域，具体涉及一种以叶绿素衍生物作为添加剂的有机电解液及锌离子电池和其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，水系锌离子电池由于其低成本，高安全性以及环境友好性而备受关注。但是，由于水系电解液的固有特性，会存在一些严重的问题制约其发展。例如，由于电场分布不均匀而生长的枝晶极易刺穿隔膜引发短路；水系电解液较窄的电化学窗口导致在电化学过程中的析氢析氧问题；以及发生一些副反应产生碱式硫酸锌等副产物，严重地消耗了电解液使得进行电化学反应过程的库伦效率低下。虽然目前许多研究人员开发了水凝胶电解质和高浓度盐电解质来解决这些问题，但其制备工艺繁琐，成本高，不利于其进一步应用。有机电解质具有高度可逆的锌剥离/沉积过程以及稳定的电解质
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锌负极界面，此外，由于规避了水分子活性的影响，有机电解液同时具有较宽的电化学窗口。然而，非水电解质的高粘度和低离子电导率导致界面电荷转移缓慢，导致了较大的极化电压和较差的倍率性能，同时也限制了电化学反应过程只能在低电流密度下进行。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决现有技术中由于有机电解液的高粘度和低离子电导率而导致在电化学反应过程中电荷转移缓慢，界面传质受阻，离子电导率低等的技术问题，提供一种以叶绿素衍生物作为添加剂的有机电解液及锌离子电池和其制备方法。本专利技术以具有高度共轭结构的叶绿素衍生物作为添加剂使得有机电解液具有更快的传质行为，显著提高了二次电池的倍率性能，这为锌二次电池的商业化提供了新的前景。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：
[0005]本专利技术提供一种以叶绿素衍生物作为添加剂的有机电解液。
[0006]在上述技术方案中，优选的是，所述有机电解液包括如下原料：添加剂，电解质盐，有机溶剂。
[0007]在上述技术方案中，进一步优选的是，所述有机电解液中以下原料的摩尔质量为：添加剂0.1
‑
10mM，电解质盐0.2
‑
21M。
[0008]在上述技术方案中，优选的是，所述叶绿素衍生物的结构特点是结构中包括四个吡咯构成的卟啉环，四个吡咯与中心金属元素结合；所述卟啉环上枝接酯基、碳基、羟基、羧基、乙烯基、炔基、乙腈、氰基、饱和烃和不饱和烃中的一种或多种的组合。
[0009]在上述技术方案中，进一步优选的是，所述中心金属元素为Ga、Mg、Zn、Fe、Cu、Co、Ni和Mn中的至少一种。
[0010]在上述技术方案中，优选的是，所述电解质盐为Zn(ClO4)2·
6H2O、Zn(NO3)2·
6H2O、Zn(CH3COO)2·
2H2O、ZnSO4·
7H2O和Zn(CF3SO3)2中的至少一种。
[0011]在上述技术方案中，优选的是，所述有机溶剂为乙二醇、乙腈、磷酸三甲酯、碳酸二
甲酯、碳酸丙烯酯、二甲基亚砜、磷酸三乙酯和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0012]本专利技术提供一种含有本专利技术的有机电解液的锌离子电池。
[0013]在上述技术方案中，优选的是，所述锌离子电池包括电池正极外壳、负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述电解液为本专利技术的有机电解液。
[0014]本专利技术提供的锌离子电池的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1.电解液的配置：
[0016]配置本专利技术所述的有机电解液；
[0017]S2.锌离子电池的组装：
[0018]对于Zn//Zn电池，正极材料、负极材料都为锌箔；
[0019]对于Cu//Zn电池，正极材料为铜箔，负极材料为锌箔；
[0020]对于SS//SS电池，正极材料、负极材料都为不锈钢片；
[0021]对于全电池，正极材料为V2O5·
H2O，负极材料为锌箔；
[0022]电解液为100μL；
[0023]按照电极结构为：正极外壳、正极材料、隔膜、电解液、负极材料和负极外壳的顺序组装成所述锌离子电池。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术提供的有机电解液，以叶绿素衍生物作为添加剂，将采用叶绿素衍生物作为添加剂的电解液应用于锌二次电池中，极大地促进了锌离子在有机电解液中的传输速度，提高了离子电导率，改善了电池的倍率性能。
附图说明
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0027]图1为实施例1制备的含叶绿素衍生物添加剂的电解液的Zn//Zn对称电池长循环稳定性。
[0028]图2为对比例1制备的空白电解液的Zn//Zn对称电池长循环稳定性。
[0029]图3为实施例1制备的含叶绿素衍生物添加剂的电解液和对比例1制备的空白电解液的全电池的倍率性能对比图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供一种以叶绿素衍生物作为添加剂的有机电解液。
[0031]优选的是，所述有机电解液包括如下原料：添加剂，电解质盐，有机溶剂；所述电解质盐为锌盐。
[0032]进一步优选的是，所述有机电解液中以下原料的摩尔质量为：添加剂0.1
‑
10mM，电解质盐0.2
‑
21M。
[0033]优选的是，所述叶绿素衍生物的结构特点是结构中包括四个吡咯构成的卟啉环，四个吡咯与中心金属元素结合；所述卟啉环上枝接不同的官能团，包括酯基，碳基，羟基，羧基，乙烯基，炔基，乙腈，氰基，饱和烃及不饱和烃中的一种或多种组合。
[0034]进一步优选的是，所述中心金属元素为Ga、Mg、Zn、Fe、Cu、Co、Ni和Mn中的至少一种。
[0035]优选的是，所述电解质盐为Zn(ClO4)2·
6H2O、Zn(NO3)2·
6H2O、Zn(CH3COO)2·
2H2O、ZnSO4·
7H2O和Zn(CF3SO3)2中的至少一种。
[0036]优选的是，所述有机溶剂为乙二醇、乙腈、磷酸三甲酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、二甲基亚砜、磷酸三乙酯和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0037]本专利技术还提供一种含有本专利技术的有机电解液的锌离子电池。
[0038]优选的是，所述锌离子电池包括电池正极外壳、负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述电解液为本专利技术的有机电解液。
[0039]本专利技术提供的锌离子电池的制备方法，包括以下步骤：
[0040]S1.电解液的配置：
[0041]配置本专利技术所述的有机电解液；
[0042]S2.锌离子电池的组装：
[0043]对于Zn//Zn电池，正极材料、负极材料都为锌箔；
[0044]对于Cu//Zn电池，正极材料为铜箔，负极材料为锌箔；
[0045]对于SS//SS电池，正极材料、负极材料都为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以叶绿素衍生物作为添加剂的有机电解液。2.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，包括如下原料：添加剂，电解质盐，有机溶剂。3.根据权利要求2所述的有机电解液，其特征在于，以下原料的摩尔质量为：添加剂0.1
‑
10mM，电解质盐0.2
‑
21M。4.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，所述叶绿素衍生物的结构特点是结构中包括四个吡咯构成的卟啉环，四个吡咯与中心金属元素结合；所述卟啉环上枝接酯基、碳基、羟基、羧基、乙烯基、炔基、乙腈、氰基、饱和烃和不饱和烃中的一种或多种的组合。5.根据权利要求4所述的有机电解液，其特征在于，所述中心金属元素为Ga、Mg、Zn、Fe、Cu、Co、Ni和Mn中的至少一种。6.根据权利要求2所述的有机电解液，其特征在于，所述电解质盐为Zn(ClO4)2·
6H2O、Zn(NO3)2·
6H2O、Zn(CH3COO)2·
2H2O、ZnSO4·
7H2O和Zn(CF3SO3)2中的至少一种。7.根据权利要求2所述的有机电解液，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓峰，许语婷，于大明，尤霆，唐浩然，朱子墨，
申请(专利权)人：储天新能源科技长春有限公司，
类型：发明
国别省市：