一种水系混合离子电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种水系混合离子电解液及其应用，该电解液水

【技术实现步骤摘要】
一种水系混合离子电解液及其应用


[0001]本专利技术涉及电池电解液相关领域，更具体地，涉及一种水系混合离子电解液及其应用
。

技术介绍

[0002]随着科技的迅猛发展和工业化进程的推动，人们对能源的需求不断增长
。
为了满足不同应用场景的需求，如移动设备
、
电动汽车
、
可再生能源系统等，需要有能够灵活调节电池电压的技术来实现能源的高效利用
。
传统的电池技术在输出电压方面存在一定的限制，无法满足一些特殊应用场景或电子设备对不同电压水平的需求
。
因此，研究连续可调节电池电压的技术可以扩展电池的适用范围和应用领域
。
[0003]Gu
等人通过使用琼脂糖
(AG)
作为新型碳质前体，在
NVPF
纳米颗粒上实现了超均匀的碳涂层，不仅提高了
NVPF
基正极的电子导电性，还缩短了高温煅烧过程中
NVPF
颗粒生长抑制导致的
Na
+
迁移路径，将电池电压从
3.59V
提高到
3.71V(Science Bulletin,2020,65(9):702
‑
710.)。Sun
等人通过调节化学成分来调节局部电子结构使
TM 3d
‑
O 2p
带和非键合
O 2p
带的能量降低，其制备的高镍含量电极与
Si/C
>阳极组装成一个完整的电池时，可以获得出色的工作电压大约
3.6V(
比传统的富锂材料完整电池高
300Mv)
和长循环寿命
(
在
1C
下循环
200
次后保持
72.1
％的容量
)(Nano Energy,2019,66.)。
[0004]然而，这些常规的调节电池电压的方法仍然存在一些固有缺陷
。
例如：
(1)
常规的电极掺杂和电极包覆等方法并不能连续可控对电池电压进行调节，无法满足一些特殊应用场景或电子设备对特定电压水平的需求；
(2)
掺杂电极可能会导致导电性能下降，特别是当掺杂浓度过高时，这是因为过量的杂质会产生电阻，限制电荷的流动，从而降低电导率；
(3)
掺杂电极的稳定性可能会受到影响，掺杂材料可能会与环境中的氧气
、
湿气等产生反应，导致电极的性能不稳定，并可能引起腐蚀或退化；
(4)
掺杂电极的制备过程通常比非掺杂电极更复杂，需要额外的成本和劳动力投入
。
此外，一些掺杂材料本身的成本也比较高
。
[0005]因此，在能源资源日益紧缺和环境保护意识逐渐增强的背景下，寻求一种可以连续可控调节电压的方法，通过控制电池电压，进而有效降低能源消耗，减少对环境的污染，成为了电池面临的关键技术挑战
。
[0006]Zn
得益于高理论容量
(5850mAh
·
mL
‑1)
以及低成本
、
高安全性和环保操作的优势，是大规模固定储能的最有吸引力的负极材料之一
。
但目前存在的影响锌负极电化学性能的最主要问题是电解液中的
H2O
分子通常具有高的活性，这会引发诸多副反应，如
Zn
金属负极一侧的腐蚀
、
钝化
、
析氢，以及正极材料的溶解等等
。
许多工作都集中在锌负极
/
电解液界面优化策略上，包括锌负极自身设计和电解液结构优化两大类
。
锌负极自身设计通过包覆或结构改造等手段，使活性水分子与锌负极隔绝开，避免活性水分子在电极表面分解
。
电解液结构优化主要通过向电解液中加入添加剂，以在锌负极表面形成
SEI
膜，减少锌负极与电解液的接触
。
但由于水电解质的特性，
AZIB
在极端温度下存在电压下降和容量降低的问题
。
实用的电化学储能系统会受到许多极端工作环境的影响
。
例如，发动机周围的电气设备需要
承受高达
150℃
的温度，沙漠中的光伏设备需要在
60℃
中运行
。
因此，提高
azib
在极端温度下的电化学性能，对于拓宽储能器件的应用前景具有重要意义
。
但不同应用场景或电子设备，对电池电压的需求不同，目前对电池电压进行连续性调节的研究较少
。

技术实现思路

[0007]基于现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种水系混合离子电解液，将电解液结构优化和热电效应相结合，通过加入特定的添加剂，改变锌离子的配位环境，从而改变电极反应熵变的方向与大小，进而调节电池温度系数，实现对电池电压的调节
。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种水系混合离子电解液，该电解液包括水
、
锂盐
、
锌盐和添加剂，所述添加剂为水溶性三唑化合物衍生物
、
乙二胺四乙酸二钾二水合物中的至少一种；
[0010]所述水溶性三唑化合物衍生物包括以下结构中的至少一种：
[0011][0012][0013]在一些实施方式中，所述添加剂的浓度为
0.1mol/L
以上；优选的，添加剂的浓度为
0.7
‑
1.6mol/L。
[0014]在一些实施方式中，所述锂盐的浓度为
0.1mol/L
以上；优选的，为
0.1
‑
2.0mol/L。
[0015]在一些实施方式中，所述锌盐的浓度为
0.1mol/L
以上；优选的，为
0.1
‑
2.0mol/L。
[0016]在一些实施方式中，所述锂盐包括高氯酸锂
、
硝酸锂
、
硫酸锂
、
六氟磷酸锂
、
六氟砷酸锂
、
四氟硼酸锂
、
双乙二酸硼酸锂
、
二氟草酸硼酸锂
、
双三氟甲基磺酰亚胺锂
、
双五氟乙基磺酰亚胺锂中的至少一种
。
[0017]本专利技术还提供了上述任一实施方式的水系混合离子电解液的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0018]将锂盐和锌盐加入水中，混匀后，再加入添加剂，继续混匀，得到所述水系混合离子电解液
。
[0019]本专利技术还提供了一种水系锂锌混合离子电池，该电池包括正极
、
负极和电解液，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水系混合离子电解液，其特征在于，包括水
、
锂盐
、
锌盐和添加剂，所述添加剂为水溶性三唑化合物衍生物
、
乙二胺四乙酸二钾二水合物中的至少一种；所述水溶性三唑化合物衍生物包括以下结构中的至少一种
2.
根据权利要求1所述的水系混合离子电解液，其特征在于，所述添加剂的浓度为
0.1mol/L
以上
。3.
根据权利要求2所述的水系混合离子电解液，其特征在于，所述添加剂的浓度为
0.7
‑
1.6mol/L。4.
根据权利要求1所述的水系混合离子电解液，其特征在于，所述锂盐的浓度为
0.1mol/L
以上；所述锌盐的浓度为
0.1mol/L
以上
。5.
根据权利要求4所述的水系混合离子电解液，其特征在于，所述锂盐的浓度为
0.1
‑
2.5mol/L
；和
/
或，所述锌盐的浓度为
0.1
‑
2.0mol/L。6.
根据权利要求1所述的水系混合离子电解液，其特征在于，所述锂盐包括高氯酸锂
、
硝酸锂
、<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈弘毅，李依桐，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：