【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源材料领域，具体涉及一种用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液及其制备方法。
技术介绍
1、随着现代电子产品与能源汽车行业的蓬勃发展，人们对储能行业提出了更高要求。传统的锂离子电池由于锂原材料的价格昂贵、资源有限，且其电解液为有机溶剂而存在安全隐患。寻求资源丰富，安全可靠，清洁环保的储能材料，是目前储能行业发展的新方向。水系锌离子电池(azibs)具有成本低廉、安全性高、技术简单等优点，被认为是极有前景的储能电池。此外，理论比容量高(820mah·g-1)，氧化还原电位低(-0.76v vs.she)，离子电导率高(>1s·m-1)也是azibs的突出优点。但是在水系锌离子电池的使用过程中，由于锌沉积不均匀导致锌枝晶生长，存在造成电池短路的风险；此外，在水系电解液中也不可避免地会发生析氢(her)、腐蚀、钝化等副反应，造成电池容量衰减快、库伦效率低。
2、目前，科研人员提出各种策略对azibs负极进行改性，如开发新型电解液、在电解液中加入添加剂、设计3d多孔负极材料、制备人工负极保护层(sei)等。其中，通过在水系锌离子电池电解液中引入添加剂是一种简单高效的改性方法。引入的电解液添加剂可以在水系锌离子电池中起到不同作用，如提供均匀整齐的锌沉积位点、调控锌沉积晶面、在阳极表面优先吸附以减缓水腐蚀等。添加氨基酸类添加剂的电解液为水系锌离子电池的发展与应用提供了新思路。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了用于水系锌离子电池的氨
2、为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液，包括弱酸性可溶性锌盐、氨基酸类电解液添加剂和超纯水。
3、上述氨基酸类电解液添加剂为亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸和天冬氨酸中的一种。
4、上述用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、将弱酸性可溶性锌盐加入超纯水中搅拌直至充分溶解，得基础硫酸锌电解液；
6、s2、向步骤s1所得基础硫酸锌电解液中加入氨基酸类电解液添加剂，然后搅拌直至充分溶解，得用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液。
7、进一步，步骤s1中，弱酸性可溶性锌盐为七水合硫酸锌、氯化锌和三氟甲烷磺酸锌中的一种。
8、进一步，弱酸性可溶性锌盐在基础硫酸锌电解液中的浓度为0.5-3mol/l。
9、进一步，步骤s2中，氨基酸类电解液添加剂在电解液中的浓度为0.01-5mol/l。
10、一种水系锌离子电池，包括上述用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液、过渡金属基正极材料、负极材料和隔膜。
11、进一步，过渡金属基正极材料为二氧化锰、氧化钒、钒酸盐、钒硫化合物和钒基磷酸盐中的一种。
12、进一步，负极材料为锌箔、锌粉和泡沫锌中的一种。
13、进一步，隔膜为玻璃纤维隔膜。
14、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
15、1、本专利技术选取了一系列氨基酸作为水系锌离子电池的电解液添加剂，使用简单的工艺流程制备具有高循环寿命的水系锌离子电池电解液，有效提高了水系锌离子电池的电化学性能。氨基酸具有-nh2、-cooh等亲水/亲锌基团，能够提高电解液在锌阳极表面的浸润性，提供更多、更均匀的锌沉积位点，抑制锌枝晶的产生，延长水系锌离子电池的循环寿命，有效提高锌离子电池放电比容量以及充放电循环稳定性。同时良好的电解液浸润性有利于电池体系中的离子传导，降低界面阻抗，提高电池电化学性能。另外，氨基酸因其结构、r基团等不同而具有不同的性质，将不同的氨基酸引入至水系锌离子电池电解液当中还能够起调节ph、抑制副反应等改性效果。
16、2、在水系锌离子电池工作过程中，zn与水系电解液接触会发生水的自腐蚀，即水分子发生水解反应产生h+与oh-。其中，h+会在电解液/阳极界面不稳定而发生析氢反应，产生氢气，在阳极表面产生大量气孔导致阳极结构坍塌。氨基酸中含有-nh2和-cooh的亲水基团，在酸性电解液中不能保持转变为nh2-，cooh-的阴离子团，这样的阴离子团能够吸引水解产物h+的靠近并与之结合，从而减少析氢反应的发生，抑制系列副反应，维持稳定平整的锌阳极界面。
17、3、与未改性的水系锌离子电池电解液相比，以氨基酸为电解液添加剂的电解液所组装的zn||zn对称电池，在1ma/cm2电流密度下的循环寿命由不足100小时提升至2500小时以上。
18、4、改性后电解液所组装的纽扣电池(zn||nh4v4o10)在1ma/cm2电流密度下最大放电比容量约143.36mah·g-1，平均比容量为137.56mah·g-1，在经过1000次循环后，容量保持率为98.30％。而未改性电解液的平均比容量为115.36mah·g-1，在经过1000次循环后容量保持率为62.33％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液，其特征在于，包括弱酸性可溶性锌盐、氨基酸类电解液添加剂和超纯水，所述氨基酸类电解液添加剂为亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸和天冬氨酸中的一种。
2.权利要求1所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述弱酸性可溶性锌盐为七水合硫酸锌、氯化锌和三氟甲烷磺酸锌中的一种。
4.如权利要求2所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述弱酸性可溶性锌盐在基础硫酸锌电解液中的浓度为0.5-3mol/L。
5.如权利要求2所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氨基酸类电解液添加剂在用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液中的浓度为0.01-5mol/L。
6.一种水系锌离子电池，其特征在于，包括权利要求1所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液、过渡金属基正极材料、负极材料和隔
7.如权利要求6所述的水系锌离子电池，其特征在于，所述过渡金属基正极材料为二氧化锰、氧化钒、钒酸盐、钒硫化合物和钒基磷酸盐中的一种。
8.如权利要求6所述的水系锌离子电池，其特征在于，所述负极材料为锌箔、锌粉和泡沫锌中的一种。
9.如权利要求6所述的水系锌离子电池，其特征在于，所述隔膜为玻璃纤维隔膜。
...【技术特征摘要】
1.用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液，其特征在于，包括弱酸性可溶性锌盐、氨基酸类电解液添加剂和超纯水，所述氨基酸类电解液添加剂为亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸和天冬氨酸中的一种。
2.权利要求1所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述弱酸性可溶性锌盐为七水合硫酸锌、氯化锌和三氟甲烷磺酸锌中的一种。
4.如权利要求2所述的用于水系锌离子电池的氨基酸改性的电解液的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述弱酸性可溶性锌盐在基础硫酸锌电解液中的浓度为0.5-3mol/l。
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪光，张丹，郭熠，罗宏，文承艳，林毅，陈雪丹，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：
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。