【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水系锌离子电池电解液以及异烟酸在电解液添加剂中的应用，还涉及锌离子电池性能预测方法，属于锌离子电池。
技术介绍
1、锌离子电池以其高安全性、低成本和环境友好性而受到关注。锌离子电池使用水系电解质，与传统的有机电解质相比，水系电解质不易燃、不易爆，因此具有更高的安全性。同时，水系电池的材料通常更加环保。锌作为负极材料，资源丰富，价格低廉。这使得锌离子电池在成本上具有优势，有助于降低整体储能系统的成本。综上所述，锌离子电池作为一种有潜力的新型储能技术，其研究和发展对于未来的能源存储解决方案具有重要意义。随着材料科学和电化学的进步，锌离子电池有望在未来的能源市场中占据一席之地。
2、尽管锌离子电池有很多优点，但也存在一些技术挑战，例如锌负极上的枝晶生长问题，以及在水系电解质中的析氢(her)副反应和电化学腐蚀等问题。锌负极与水系电解质之间的热力学反应会导致水的分解和氢气的释放，这种反应不断进行，导致zn金属发生剧烈腐蚀，电场分布不均匀，进而导致枝晶生长。为了解决这些问题，研究人员正在探索多种策略，包括构建人工固态电解质界面(sei)来抑制析氢反应和调控zn枝晶生长，以及开发新的负极材料和结构来改善电池的整体性能和稳定性。通过这些方法，可以有效减少析氢反应，提高锌离子电池的安全性和电化学性能。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的在于提供一种异烟酸作为水系锌离子电池电解液添加剂的应用，以解决水系锌离子电池普遍存在的枝晶生长和析氢反应等问题。
2
3、异烟酸作为水系锌离子电池电解液添加剂的应用。
4、上述技术方案的有益效果是：本专利技术是已知产品的新用途专利技术。具体地，异烟酸中的n和羧基位点能够和电解液中的质子形成强氢键效应，阻碍界面质子传输，无需对锌离子的溶剂化结构和体相氢键进行调控，进而抑制her过程及其衍生的副反应。
5、进一步地，异烟酸的结构式为：
6、
7、本专利技术的第二个目的在于提供一种含有异烟酸添加剂的电解液及其应用，以解决现有锌离子电池循环循环寿命差的问题。
8、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
9、一种水系锌离子电池电解液，所述电解液包括水溶性锌盐、去离子水中和添加剂，所述添加剂包括异烟酸；且电解液中，异烟酸的浓度为3-25mmol/l，优选为5-20mmol/l。
10、优选地，所述电解液中，水溶性锌盐的浓度为1-5mol/l，优选为1-3mol/l。
11、优选地，所述水溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌、三氟甲烷磺酸锌中的任一种。
12、任一上述的电解液在水系锌离子电池或锌离子电化学储能装置中的应用。
13、进一步地，所述锌离子电池的负极为金属锌，正极为二氧化锰、磷酸铁锂、普鲁士蓝和锰酸锂中的任一种。经测试，上述水系锌离子电池电解液可以有效提高锌负极的循环稳定性；基于测试数据，上述电解液可用在水系锌离子电池储能装置中。
14、上述技术方案的有益效果是：
15、在含微量的异烟酸的上述电解液的作用下，zn//zn对称电池在1ma/cm2@1mah/cm2可以实现极为理想的循环寿命，zn//cu电池在千次循环过程中可以获得极高且稳定库伦效率。
16、本专利技术同时还提供了水系锌离子电池电解液中添加剂阻碍界面质子传输抑制her反应的预测方法。
17、具体的，水系锌离子电池电解液中添加剂阻碍界面质子传输抑制her反应的预测方法，包括如下步骤：
18、通过dft模拟计算添加剂中元素位点的静电势以及与水中质子的相互作用能；通过md模拟电解液中质子扩散系数、计算zn2+离子的迁移数；通过lsv获得电解液的电解质中her的过电位；计算添加剂和金属锌表面的吸附能；
19、选取同时符合以下条件的添加剂，判定为具有较好阻碍界面质子传输抑制her反应：
20、添加剂中元素位点的静电势为负值，且与水中质子的相互作用能高于水中的o与水中质子的相互作用能；
21、加入添加剂的电解液中的质子扩散系数小于未加入添加剂的电解液中的质子扩散系数；
22、加入添加剂的电解液中的zn2+离子迁移数大于未加入添加剂的电解液中的zn2+离子迁移数；
23、相同电流密度下，加入添加剂的电解液中电解质的过电位大于未加入添加剂的电解液中电解质的过电位；
24、添加剂在金属锌表面的吸附能为负，添加剂和锌表面在热力学上具有自发的吸附能力。
25、上述技术方案的有益效果是：
26、通过上述水系锌离子电池电解液中添加剂阻碍界面质子传输抑制her反应的预测方法，能够便于对添加剂进行筛选，优选出最优的电解液添加剂。
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1.异烟酸作为水系锌离子电池电解液添加剂的应用。
2.一种水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液包括水溶性锌盐、去离子水中和添加剂，所述添加剂包括异烟酸；且电解液中，异烟酸的浓度为3-25mmol/L。
3.根据权利要求2所述的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中，水溶性锌盐的浓度为1-5mol/L。
4.根据权利要求2所述的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述水溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌、三氟甲烷磺酸锌中的任一种。
5.权利要求2-4任一所述的电解液在水系锌离子电池或锌离子电化学储能装置中的应用。
6.水系锌离子电池电解液中添加剂阻碍界面质子传输抑制HER反应的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.异烟酸作为水系锌离子电池电解液添加剂的应用。
2.一种水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液包括水溶性锌盐、去离子水中和添加剂，所述添加剂包括异烟酸；且电解液中，异烟酸的浓度为3-25mmol/l。
3.根据权利要求2所述的水系锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中，水溶性锌盐的浓度为1-5mol/l。...
【专利技术属性】
技术研发人员：张莉莉，周国狼，董建波，管宇，蒋烨鑫，王天石，刘成，赵冲，殷竟洲，李乔琦，徐乐，朱俊武，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：
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