【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水系锌离子电池领域，具体而言，涉及一种通过引入生物大分子抗冻蛋白作为添加剂以改善锌离子电池常温及低温性能的技术。
技术介绍
1、随着环保和可持续能源需求的不断增长，水系锌离子电池由于其安全性高、成本低和环境友好等特点，特别是基于金属锌阳极的水系电池，由于其高理论比容量(820mahg-1)，低氧化还原电位(-0.76v vs标准氢电极)，以及丰富的金属锌资源逐渐成为电化学储能领域的重要研究方向。
2、然而，水系锌离子电池在实际应用中仍面临着一些技术挑战。在常温水系电解液中，由于h2o分子与zn2+的强溶剂化作用，导致了析氢、腐蚀反应的发生，不但降低了电池的库伦效率，还可能引发电池内部压力增加，影响其安全性。在充放电循环过程中，zn2+不均匀沉积会导致枝晶生长，不仅增加了电池短路的风险，还缩短了电池寿命。此外，水系锌离子电池在低温环境下的性能表现亦不理想，主要由于电解液的凝固点较高，导致离子电导率显著下降。因此，开发一种能够在常温和低温下均具备优良电化学性能的水系锌离子电池电解液，对推进水系锌离子电池的发展及应用具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，设计一种改性的水系锌离子电池电解液，通过引入生物大分子抗冻蛋白作为添加剂，显著改善电解液常温及低温的电化学性能。抗冻蛋白是天然的有机高分子，广泛存在于鱼类、植物、昆虫中，使生物可以在零下环境下生存。该技术方案中抗冻蛋白可以改善电解液的多种性质：一、对溶剂原始氢键网络的破坏
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、提供一种改性水系宽温域锌离子电池电解液，其为包括抗冻蛋白、水和锌盐的均匀溶液。优选的，所述抗冻蛋白为鱼类抗冻糖蛋白、鱼类i型抗冻蛋白、鱼类ii型抗冻蛋白、鱼类iii型抗冻蛋白、鱼类iv型抗冻蛋白、昆虫β-螺旋型抗冻蛋白、昆虫α-螺旋型抗冻蛋白、昆虫无序结构型抗冻蛋白、昆虫丝氨酸富集型抗冻蛋白、植物类凝集素型抗冻蛋白、植物脱水素类抗冻蛋白、植物类羧酸酶型抗冻蛋白、植物类脱氢酶型抗冻蛋白或植物类多肽型抗冻蛋白中的一种。
4、优选的，所述抗冻蛋白占电解液的质量分数为0.5～10％。
5、优选的，所述锌盐包括硫酸锌、溴化锌、硝酸锌、氯化锌和三氟甲磺酸锌中的一种，锌盐的浓度为1～10mol/l。
6、本专利技术还包括上述改性水系宽温域锌离子电池电解液的制备方法，具体步骤如下：
7、1)将锌盐溶于去离子水中，室温下搅拌均匀得到溶液；
8、2)将抗冻蛋白溶于步骤1)所属溶液中，进行超声分散，然后室温机械搅拌搅拌均匀后，得到所述改性水系宽温域锌离子电池电解液。
9、优选的，超声时间为20-30min。
10、优选的，搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为2-20h。
11、本专利技术还包括上述的改性水系宽温域锌离子电池电解液在电池中的应用。
12、本专利技术还包括根据上述的改性水系宽温域锌离子电池电解液制备得到的电池。
13、优选的，所述电池由正极、负极、隔膜、和所述改性水系宽温域锌离子电池电解液组成，所述正极为二氧化锰或五氧化二钒，负极为锌片，隔膜为玻璃纤维或聚丙烯。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供的改性水系宽温域锌离子电池电解液具有更宽的电化学窗口、低温适用性、电化学性能稳定的特点，基于其组装的锌锌对称电池，能在2mah cm-2的电流密度下稳定循环超过2000小时；以锌金属为负极，铜箔为正极，搭配该电解液组成的半电池，能在2mah cm-2的电流密度下稳定循环超过1200圈，ce接近100％；在以锌金属为负极，二氧化锰为正极，搭配该电解液的全电池能在1a/g的电流密度下循环1000圈后，仍有86.3％的容量保持率；在-20℃下，锌锌组装的对称电池，能在2mahcm-2的电流密度下稳定循环超过1000小时；在以锌金属为负极，二氧化锰为正极，搭配该电解液的全电池能在1a/g的电流密度下循环90圈后，仍有91.2％的容量保持率。2、本专利技术的制备方法操作步骤简单，成本低廉并可大规模制备，易于规模化生产。
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1.一种改性水系宽温域锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液为包括抗冻蛋白、水和锌盐的均匀混合得到的澄清溶液组成，其中抗冻蛋白的质量分数为0.5-10％，锌盐的溶度为1-10mol/L。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述抗冻蛋白为鱼类抗冻糖蛋白、鱼类I型抗冻蛋白、鱼类II型抗冻蛋白、鱼类III型抗冻蛋白、鱼类IV型抗冻蛋白、昆虫β-螺旋型抗冻蛋白、昆虫α-螺旋型抗冻蛋白、昆虫无序结构型抗冻蛋白、昆虫丝氨酸富集型抗冻蛋白、植物类凝集素型抗冻蛋白、植物脱水素类抗冻蛋白、植物类羧酸酶型抗冻蛋白、植物类脱氢酶型抗冻蛋白或植物类多肽型抗冻蛋白中的一种。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锌盐为硫酸锌、溴化锌、硝酸锌、氯化锌或三氟甲磺酸锌中的一种。
4.一种权利要求1至3中任一项所述的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述超声分散时间为20-30分钟，机械搅拌的速度为300-500转/分钟，搅拌时间为2-20小时。
6.一种锌离子电池，其特征在
7.根据权利要求6所述的锌离子电池，其特征在于，所述电池由正极、负极、隔膜和所述改性水系宽温域锌离子电池电解液组成，所述正极为二氧化锰或五氧化二钒，负极为锌片，隔膜为玻璃纤维或聚丙烯。
...【技术特征摘要】
1.一种改性水系宽温域锌离子电池电解液，其特征在于，所述电解液为包括抗冻蛋白、水和锌盐的均匀混合得到的澄清溶液组成，其中抗冻蛋白的质量分数为0.5-10％，锌盐的溶度为1-10mol/l。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述抗冻蛋白为鱼类抗冻糖蛋白、鱼类i型抗冻蛋白、鱼类ii型抗冻蛋白、鱼类iii型抗冻蛋白、鱼类iv型抗冻蛋白、昆虫β-螺旋型抗冻蛋白、昆虫α-螺旋型抗冻蛋白、昆虫无序结构型抗冻蛋白、昆虫丝氨酸富集型抗冻蛋白、植物类凝集素型抗冻蛋白、植物脱水素类抗冻蛋白、植物类羧酸酶型抗冻蛋白、植物类脱氢酶型抗冻蛋白或植物类多肽型抗冻蛋白中的一种。
3.根据权利要求1所述的电解液，...
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