System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种水系锌离子电池电解液及水系锌离子电池制造技术_技高网
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一种水系锌离子电池电解液及水系锌离子电池制造技术

技术编号:41303374 阅读:19 留言:0更新日期:2024-05-13 14:49
本发明专利技术公开了一种水系锌离子电池电解液及水系锌离子电池,属于新能源材料与电化学技术领域。所述水系锌离子电池电解液由添加剂、可溶性锌盐及去离子水组成;添加剂为硝酸铝,化学式为Al(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O,可溶性锌盐为硫酸锌,化学式为ZnSO<subgt;4</subgt;·7H<subgt;2</subgt;O;该电解液中硫酸锌的浓度为1.5‑2.5mol/L,硝酸铝的浓度为0.0015‑0.0025mol/L。通过在电解液中添加硝酸铝,使得铝离子在锌负极表面的自发吸附可以形成一层动态的静电屏蔽,有利于锌离子的均匀沉积和抑制枝晶生长,同时有效减缓析氢反应,组装得到的锌离子电池能够实现能够无枝晶循环,大大延长了电池的使用寿命和电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源材料与电化学,具体涉及一种水系锌离子电池电解液及水系锌离子电池


技术介绍

1、太阳能、风能及潮汐能等间歇性可再生能源大规模并入电网,给电网的稳定运行带来极大的挑战,故电网需配备大规模储能设备以调节间歇性能源并网带来的波动性。锂离子电池因其高能量密度、灵活性和可扩展性等优点成为间歇性可再生能源电网储能的解决方案之一,但是锂元素不断增加的成本限制了锂离子电池的大规模应用。相比之下,锌金属作为负极的水系锌离子电池具有低成本、高安全性与高功率密度等优点,正逐渐成为当前大规模储能领域的研究热点。

2、近年来,水系锌离子电池因其低成本、本质安全、高重量容量(820mah g-1)和环境友好等优点而受到越来越多的关注。与li、na、k和ca相比,锌负极表现出更高的稳定性。然而,在水系锌离子电池中,由于锌电极表面不均匀或电解质的腐蚀导致界面电场和离子通量的不均匀分布,会引起电荷分布不均匀和锌成核势垒,从而导致沉积不均匀。镀锌时,尖端效应使锌离子沿先前突起尖端位置聚集生长,而不是均匀沉积在整个表面。增大的突起进一步加剧分布不均匀,并快速生长成枝晶,迅速导致不可逆失效。

3、这些问题严重恶化了水系锌离子电池的库伦效率,并缩短了锌阳极的使用寿命,限制了水系锌离子电池的广泛应用。为了提高水系锌离子电池的循环稳定性和可逆性,人们提出了几种技术来调节锌离子成核和沉积行为。包括先进的结构设计、界面工程、电解质优化和隔膜改性。其中,电解质调节具有更为显著的简便性和可行性,是目前电池生产过程中最有前途的策略。


技术实现思路

1、本专利技术的目的之一在于提供一种水系锌离子电池电解液,以解决现有水系锌离子电池体系中锌枝晶生长、析氢反应强烈的问题;

2、本专利技术的目的之二在于提供一种水系锌离子电池,以解决水系锌离子电池库伦效率较低、锌阳极使用寿命较短的问题。

3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现:

4、第一方面,本专利技术提供了一种水系锌离子电池电解液,由添加剂、可溶性锌盐及去离子水组成;所述添加剂为硝酸铝,化学式为al(no3)3·9h2o,所述可溶性锌盐为硫酸锌,化学式为znso4·7h2o。

5、进一步地,所述水系锌离子电池电解液中硫酸锌的浓度为1.5-2.5mol/l,硝酸铝的浓度为0.0015-0.0025mol/l。

6、进一步地,所述硫酸锌的浓度为2mol/l,所述硝酸铝的浓度为0.002mol/l。

7、进一步地,所述水系锌离子电池电解液,通过如下步骤制备:将znso4·7h2o和al(no3)3·9h2o溶解于去离子水中,以搅拌混合均匀。

8、进一步地,所述znso4·7h2o、al(no3)3·9h2o和去离子水的用量比为21.567g-35.945g:0.0281g-0.0469g:50ml。

9、进一步地,所述搅拌转速为150-250rpm。

10、进一步地,所述搅拌时间为20min。

11、第二方面,本专利技术提供了一种水系锌离子电池,包括正极材料、负极材料、隔膜和上述水系锌离子电池电解液。

12、与现有技术相比,本专利技术的有益效果:

13、1.本专利技术提供了一种水系锌离子电池电解液,通过在电解液中添加硝酸铝作为添加剂,使得铝离子在锌负极表面的自发吸附可以形成一层动态的静电屏蔽,同时降低锌离子的成核势垒,有利于锌离子的均匀沉积和抑制枝晶生长,形成均匀致密的表面;同时有效减缓析氢反应,二者共同作用。

14、2.本专利技术提供了一种水系锌离子电池,包括添加了硝酸铝添加剂的电解液,组装得到的锌离子电池能够实现能够无枝晶循环,大大延长了电池的使用寿命和电化学性能。

15、3.本专利技术用料成本低、环境友好,可行性强、性价比高。

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【技术保护点】

1.一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:由添加剂、可溶性锌盐及去离子水组成;所述添加剂为硝酸铝,化学式为Al(NO3)3·9H2O,所述可溶性锌盐为硫酸锌,化学式为ZnSO4·7H2O。

2.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述水系锌离子电池电解液中硫酸锌的浓度为1.5-2.5mol/L,硝酸铝的浓度为0.0015-0.0025mol/L。

3.根据权利要求2所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述硫酸锌的浓度为2mol/L,所述硝酸铝的浓度为0.002mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述水系锌离子电池电解液通过如下步骤制备:将ZnSO4·7H2O和Al(NO3)3·9H2O溶解于去离子水中,搅拌混合均匀。

5.根据权利要求4所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述ZnSO4·7H2O、Al(NO3)3·9H2O和去离子水的用量比为21.567g-35.945g:0.0281g-0.0469g:50mL。

6.根据权利要求4所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述搅拌转速为150-250rpm。

7.根据权利要求4所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述搅拌时间为20min。

8.一种水系锌离子电池,其特征在于:包括正极材料、负极材料、隔膜和权利要求1所述的水系锌离子电池电解液。

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【技术特征摘要】

1.一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:由添加剂、可溶性锌盐及去离子水组成;所述添加剂为硝酸铝,化学式为al(no3)3·9h2o,所述可溶性锌盐为硫酸锌,化学式为znso4·7h2o。

2.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述水系锌离子电池电解液中硫酸锌的浓度为1.5-2.5mol/l,硝酸铝的浓度为0.0015-0.0025mol/l。

3.根据权利要求2所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述硫酸锌的浓度为2mol/l,所述硝酸铝的浓度为0.002mol/l。

4.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池电解液,其特征在于:所述水系锌离子电池电解液通过如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴明在吴萌于欣欣
申请(专利权)人:安徽大学
类型:发明
国别省市:

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