【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及用于锌基电池的锌盐及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，电池技术飞速发展，在各行各业得到广泛应用。尤其是锂离子电池，已经在电池领域成为不可或缺的一部分。但是随着锂离子电池的使用普及化，其也暴露出一些缺点，例如锂元素较低的储量以及锂离子电池高昂的成本。这些问题一定程度上阻碍了锂离子电池的发展。然而，可充电的锌基电池由于锌金属储量丰富、电化学电势合适(-0.76v相比于标准氢电极)、理论容量高(820ma h g-1，5855ma h cm-3)、安全性高等优点近年来引发了大家的关注(nature mater.17(2018)543-549)。
2、目前锌电池中常用的电解液溶剂是水(h2o)。但是由于锌金属负极较高的活泼性，会自发地与电解液中的水发生化学反应，发生严重的腐蚀。此外，由于水溶剂较高的分解电位，在锌离子沉积到锌负极的过程中，水会优先发生分解反应，产生氢气并同时提高锌负极表面的ph值，从而导致锌负极表面产生碱式钝化层，阻碍锌离子在界面的自由传输。而且以水为溶剂的电解液电化学窗口也较窄，导致水系锌电池无法应用较高工作电位的正极材料。
3、在这样的背景下，以稳定且电化学窗口宽的有机液体为锌电池电解液溶剂的想法开始得到大家的关注。然而，由于正二价的锌离子与阴离子之间较强的结合力，目前广泛使用的锌盐(如硫酸锌(znso4)，硝酸锌(zn(no3)2)，氯化锌(zncl2)，醋酸锌(zn(ch3coo)2)，三氟甲烷磺酸锌(zn(cf3so3)2)等)在有机溶剂中几乎无法溶解
4、针对上述的问题，本专利技术提出一种廉价且易合成的锌盐zn[b(hfip)4]2。此锌盐造价低廉，合成步骤简单，并且在常见溶剂中(如酯类，醚类，砜类，腈类)均有着较大的溶解度，可以根据需要配置成相应的电解液。用此锌盐所调配的电解液可以适用于锌电池，锌-锂混合电池以及锌-钠混合电池体系，表现出良好的电化学性能，在大型储能和动力电池方面具有一定的应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种合成简单、价格低廉、常见溶剂中溶解度高的可用作锌基电池的锌盐及其制备方法和应用。
2、本专利技术提供的用作锌基电池的锌盐，化学名称为zn[b(hfip)4]2。具体组成是zn[b(c3ohf6)4]2。
3、本专利技术还提供上述锌盐zn[b(hfip)4]2的制备方法，具体步骤为：
4、步骤一，将硼氢化锌溶解于乙二醇二甲醚溶剂中，形成前驱体溶液；
5、步骤二，向前驱体溶液中缓慢滴入六氟异丙醇液体，同时冷凝回流并搅拌18-25小时得到均一液体；
6、步骤三，将得到的均一液体减压蒸馏以去除溶剂，得到白色球状固体产物；
7、步骤四，将白色球状固体产物放于真空干燥，得到最终产物。
8、其中：
9、硼氢化锌与六氟异丙醇摩尔比为1:8-9；优选1:8.5；
10、缓慢滴加六氟异丙醇的过程，不小于1小时，比如1-1.5小时；
11、产物进行真空干燥时，烘箱温度应设置为35-45℃，优选40℃。
12、本专利技术还提供上述锌盐在制备锌基电池电解液中应用。
13、所述锌基电池，为锌离子电池、锌-锂混合离子基电池或锌-钠混合离子电池。
14、所述电解液，包括解质锌盐zn[b(hfip)4]2和溶剂，溶剂为酯类、醚类、砜类、腈类溶剂中一种或几种。
15、对于锌离子电池，所述电解液中，锌盐浓度为0.01mol/l～4mol/l；
16、对于锌-锂混合离子电池，所述电解液中，电解质还包括锂盐；锂盐浓度为0.01mol/l～18mol/l；
17、对于锌-钠混合离子电池，所述电解液中，电解质还包括钠盐；锌盐浓度为0.01mol/l～4mol/l；钠盐浓度为0.01mol/l～18mol/l。
18、进一步地，所述锂盐为lipf6、litfsi、lifsi、libob、lidfob、litfms、libf4、liclo4、lino3、li2so4、li3po4、lii、licl、lif中的一种或几种。
19、进一步地，所述钠盐为napf6、natfsi、nafsi、nabob、nadfob、natfms、nabf4、naclo4、nano3、na2so4、na3po4、nai、nacl、naf中的一种或几种。
20、进一步地，所述酯类溶剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丁酸丙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸异丙苯二苯基酯、磷酸三苯酯中的一种或几种。
21、所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环、1，4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲氧基甲烷中的一种或几种。
22、所述砜类溶剂为二甲基亚砜、环丁砜、甲基乙基砜、二甲基砜、二乙基砜、苯乙砜、双(氰乙基)砜中的一种或几种。
23、所述腈类溶剂为乙腈、六甲氧基磷腈、丁二腈、丙腈、丙烯腈、己二腈、戊二腈、辛二腈、癸二腈、1,3,6-己烷三甲腈、1,3,5-戊烷三甲腈、对氟苯甲腈、对甲基苯甲腈、2-氟己二腈、2,2-二氟丁二腈、三氰基苯、巴豆腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷、3-(三甲基硅氧基)丙腈、环磷腈中的一种或几种。
24、所述zn[b(hfip)4]2盐相比于常用的zn(tfsi)2盐，成本更低，拥有极大的价格优势。更重要的是zn[b(hfip)4]2盐对常见集流体(例如：铝箔，不锈钢箔)不具有腐蚀性，能够极大地保障电池运行过程中的安全性。
25、所述zn[b(hfip)4]2盐在锌基电池工作中，能够在锌负极表面形成富含znxbyoz无机物的固体电解质膜(sei膜)，其能够有效促进锌离子传导，并抑制锌枝晶的生成，大大地提高锌金属负极的利用率与循环稳定性。此外，在高电压下，所述zn[b(hfip)4]2的阴离子b(hfip)4-能够在正极表面分解，形成正极电解质界面膜(cei膜)，有效阻止电解液在高电压的正极材料表面发生分解副反应，从而提高电池的库伦效率并延长循环寿命。此特点可以使得含有zn[b(hfip)4]2盐的电解液能够与高工作电压的正极材料相匹配。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于锌基电池的锌盐，其特征在于，化学式为Zn[B(hfip)4]2，具体组成是Zn[B(C3OHF6)4]2。
2.如权利要求1所述锌盐的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硼氢化锌与六氟异丙醇摩尔比为1:(8-9)；滴加六氟异丙醇的时间不小于1小时；真空干燥时，烘箱温度为35-45℃。
4.如权利要求1所述锌盐在制备锌基电池电解液中应用；所述锌基电池为锌离子电池、锌-锂混合离子基电池或锌-钠混合离子电池；所述电解液包括电解质锌盐Zn[B(hfip)4]2和溶剂，溶剂为酯类、醚类、砜类、腈类溶剂中一种或几种。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：
7.根据权利要求4-6之一所述的应用，其特征在于，所述酯类溶剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丁酸丙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、磷酸异
8.根据权利要求4-6之一所述的应用，其特征在于，所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环、1，4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲氧基甲烷中的一种或几种。
9.根据权利要求4-6之一所述的应用，其特征在于，所述砜类溶剂为二甲基亚砜、环丁砜、甲基乙基砜、二甲基砜、二乙基砜、苯乙砜、双(氰乙基)砜中的一种或几种。
10.根据权利要求4-6之一所述的应用，其特征在于，所述腈类溶剂为乙腈、六甲氧基磷腈、丁二腈、丙腈、丙烯腈、己二腈、戊二腈、辛二腈、癸二腈、1,3,6-己烷三甲腈、1,3,5-戊烷三甲腈、对氟苯甲腈、对甲基苯甲腈、2-氟己二腈、2,2-二氟丁二腈、三氰基苯、巴豆腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷、3-(三甲基硅氧基)丙腈、环磷腈中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锌基电池的锌盐，其特征在于，化学式为zn[b(hfip)4]2，具体组成是zn[b(c3ohf6)4]2。
2.如权利要求1所述锌盐的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硼氢化锌与六氟异丙醇摩尔比为1:(8-9)；滴加六氟异丙醇的时间不小于1小时；真空干燥时，烘箱温度为35-45℃。
4.如权利要求1所述锌盐在制备锌基电池电解液中应用；所述锌基电池为锌离子电池、锌-锂混合离子基电池或锌-钠混合离子电池；所述电解液包括电解质锌盐zn[b(hfip)4]2和溶剂，溶剂为酯类、醚类、砜类、腈类溶剂中一种或几种。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：
7.根据权利要求4-6之一所述的应用，其特征在于，所述酯类溶剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丁酸丙酯、磷...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。