一种锌碘电池的电解液及电池制造技术

本发明专利技术公开了一种水系锌碘电池悬浮电解液，是由剥离下来的蛭石纳米片与硫酸锌溶液混合组成

【技术实现步骤摘要】
一种锌碘电池的电解液及电池


[0001]本专利技术属于水系锌碘电池
，具体涉及一种正负极界面协同作用的悬浮电解液
。

技术介绍

[0002]为了缓解环境问题，现代经济社会对发展可持续绿色能源存储的需求日益增长
。
而目前在市场中占主导地位的锂离子电池存在锂资源的匮乏和锂离子电池使用有机电解液的不安全性等问题，阻碍了其大规模的储能应用
。
因此，急需开发一种高性能
、
低成本
、
安全的绿色二次电池储能体系
。
[0003]水系锌碘电池具有碘资源丰富
、
价格便宜；高理论比容量；合适的电压平台；水系电解液的高安全性等优点，是一类极具应用前景的电池体系
。
然而在锌碘电池循环过程中，碘正极发生转换反应的同时会产生可溶性的多碘化物，包括
I3‑
、I5‑
。
这些多碘化物会穿过隔膜到达负极侧，与锌金属发生氧化还原反应，造成锌腐蚀，不可逆产物在锌负极侧的积累等一系列副反应
。
而锌腐蚀的发生会加剧锌枝晶的生长，这些大尺寸的锌枝晶会刺穿电池隔膜，导致电池短路从而失效
。
由此可见，多碘化物的穿梭效应和由此引发的锌金属负极界面不稳定是开发高性能水系锌碘电池的核心障碍
。

技术实现思路

[0004]基于以上问题，本专利技术设计了一种用于高性能锌碘电池的蛭石悬浮电解液
。
本专利技术提供的蛭石悬浮电解液可以限制多碘化物的穿梭效应，减少容量衰减，并且在负极侧形成界面层保护锌负极，阻碍多碘化物与锌负极发生反应，同时吸附锌离子，促进锌离子均匀沉积，从而实现长寿命的锌碘电池
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是通过在电解液中加入蛭石纳米片添加剂来制备蛭石电解液
。
[0006]一种用于锌碘电池的水系电解液，含有蛭石纳米片的添加剂
。
[0007]优选的，所述电极液由溶剂
、
电解质和添加剂组成
。
[0008]优选的，所述的电解质为三氟甲烷磺酸锌
、
硫酸锌中的一种
。
[0009]优选的，所述的添加剂的质量分数为
0.025
％～
0.1
％
。
[0010]优选的，所述电解液浓度为
0.5
～
2mol/L。
[0011]进一步优选的，所述电解液的溶剂为水
。
[0012]进一步优选的，所述电解液的浓度
1mol/L。
[0013]进一步优选的，所述电解质为硫酸锌
。
[0014]进一步优选的，所述的添加剂的质量分数为
0.05
％
。
[0015]经测试，上述蛭石纳米片悬浮电解液能够提高水系锌碘电池的容量保留率和电池比容量
。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]1.
本专利技术提供的添加剂表面有大量的硅氧键，可以在正极侧吸附多碘化物，限制多碘化物的穿梭效应；
[0018]2.
本专利技术提供的添加剂是二维结构材料，能够在负极侧自组装形成界面保护层；
[0019]3.
在锌负极侧形成的界面保护层物理上可以阻止多碘化物和锌金属负极的接触；还能由于离子取代，蛭石纳米片本身的残余负电荷可以吸附锌离子，实现无枝晶锌沉积行为
。
[0020]4.
蛭石的价格便宜，是常用的镁硅酸盐矿物黏土材料，且使用的含量较少，具有大规模应用的潜力
。
附图说明
[0021]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明
。
[0022]图1是本专利技术实施例1制备的蛭石纳米片的透射电镜图
。
[0023]图2是本专利技术制备的蛭石悬浮电解液光学图像和丁达尔效应
。
[0024]图3是对蛭石电解液和硫酸锌电解液穿梭到负极的多碘化物检测的原位拉曼测试图
。
[0025]图4是蛭石电解液和硫酸锌电解液的锌碘全电池循环性能测试图
。
[0026]图5是循环
50
圈蛭石电解液和硫酸锌电解液的锌碘电池拆开后的锌负极的拉曼图
。
[0027]图6是蛭石电解液和硫酸锌电解液的锌锌对称电池循环性能测试
。
[0028]图7是循环
100h
蛭石电解液和硫酸锌电解液的锌锌对称电池拆开后的锌箔形貌图
。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围
。
[0030]实施例1制备蛭石纳米片电解液
[0031]称取
0.5g
膨胀蛭石于
100mL30
％双氧水中，超声处理至少
5h
，得到部分剥离的蛭石纳米片
。
然后将过滤得到的部分剥离的蛭石纳米片加入到
250mL1mol/L
硫酸锌溶液中，利用高速搅拌的剪切力剥离3天
。
然后将得到的样品用水离心洗涤3次，冷冻干燥
12h
，得到彻底剥离的蛭石纳米片
(
图
1)。
将蛭石纳米片和硫酸锌电解液以质量比
1:19
的比例混合在一起，并超声
12h
，得到
0.05
％蛭石纳米片悬浮电解液
(
图
2)。
[0032]实施例2制备
I2@ACC
复合正极材料
[0033]称取一定量的
I2，与活性碳布的质量比为
1:2。
将活性碳布和
I2
的混合物放入到密封的玻璃器皿当中，然后加热至
80℃
，并保持
30min。
在加热过程中，碘会发生升华，进入到活性炭孔中
。
[0034]实施例3原位拉曼测试
[0035]将高纯锌箔作为负极，打孔的玻璃纤维作为隔膜，上述
I2@ACC
作为正极，加入
100
μ
L
硫酸锌电解液，作为空白组；另外，加入
100
μ
L
实施例1的蛭石电解液，作为测试组
。
将组装的扣式电池放入专门测试电化学池当中，进行充放电，对到达负极侧界面的多碘化物的信号进行拉曼测试
(...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锌碘电池的电解液，其特征在于所述电解液含有蛭石纳米片
。2.
如权利要求1所述的电解液，其特征在于所述的添加剂的质量分数为
0.025
％～
0.1
％
。3.
根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于电解质为硫酸锌
、
三氟甲烷磺酸锌中的一种
。4.
根据权利要求2所述的电解液，其特征在于所述蛭石纳米片的浓度为
1mol/L。5.
一种水系锌碘电池，包括权利要求1‑4任一项所述的电解液
。6.
根据权利要求1的电解液的制造方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，陈冠红，王仕伟，辛亚男，高官金，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：