【技术实现步骤摘要】
本申请属于水系锌离子电池，尤其涉及一种纳米增强的耐低温可降解电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水系锌离子电池虽然具有原料丰富、毒性低和安全性高的突出优点，被认为是未来绿色低毒储能发展的重要器件之一。然而，目前主流的用于制备水系锌离子电池所用的凝胶电解质，以合成高分子材料为主，其不可降解的特性破坏了水系锌离子电池绿色无污染的优势。天然聚合物来源于天然的动植物组织，具有理想的生物降解性和可再生性；且天然聚合物具有良好的亲水性和易溶性，使其在电化学储能等领域展现了巨大的应用潜力。但单一的天然聚合物凝胶机械性能较差，难以抵御外界的应力刺激。而且，水凝胶电解质在低温下容易被冻结而难以维持良好的电化学性能，这严重制约了天然聚合物凝胶在实际中的应用。因此，提供一种简单可行的技术路线制备纳米增强的耐低温可降解电解质是目前可降解水系锌离子电池领域需要解决的重要问题之一。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请提供了一种纳米增强的耐低温可降解电解质及其制备方法和应用，所述纳米增强的耐低温可降解电解质可解决水系锌离子电池凝胶电解质不可降解的问题。
2、为了实现上述专利技术目的，本申请提供以下技术方案：
3、一方面，本申请提供了一种纳米增强的耐低温可降解电解质，所述纳米增强的耐低温可降解电解质包括纳米材料、聚合物基质、锌盐和乙二醇；
4、所述聚合物基质包括天然聚合物。
5、可选地，所述聚合物基质在所述纳米增强的耐低温可降解电解质中的质量占比为3
6、可选地，所述聚合物基质在所述纳米增强的耐低温可降解电解质中的质量占比独立地选自3％、5％、7％、9％、11％、13％、15％、17％、20％中的任意值或任意两者之间的范围值。
7、可选地，所述纳米增强的耐低温可降解电解质还包括水。
8、可选地，所述纳米材料包括纤维素纳米纤维、碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的一种或多种。
9、可选地，所述天然聚合物包括瓜儿豆胶、果胶、明胶、透明质酸、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠中的一种或多种。
10、可选地，所述锌盐包括硫酸锌、氯化锌、乙酸锌、四氟硼酸锌、三氟甲磺酸锌、溴化锌和硝酸锌中的一种或多种。
11、第二方面，本申请提供了上述纳米增强的耐低温可降解电解质的制备方法，包括如下步骤：
12、将纳米材料、聚合物基质和液相电解液混合，搅拌，固化得所述纳米增强的耐低温可降解电解质。
13、可选地，所述纳米材料、聚合物基质和液相电解液的质量比为：
14、0～5:3～20:50～120。
15、可选地，所述纳米材料包括纤维素纳米纤维、碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的一种或多种。
16、可选地，所述天然聚合物包括瓜儿豆胶、果胶、明胶、透明质酸、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠中的一种或多种。
17、可选地，所述液相电解液包括锌盐和溶液。
18、可选地，所述锌盐在所述溶液中的摩尔浓度为0.1～8mol/l。
19、可选地，所述锌盐在所述溶液中的摩尔浓度独立地选自0.1mol/l、0.5mol/l、1mol/l、2mol/l、3mol/l、4mol/l、5mol/l、6mol/l、7mol/l、8mol/l中的任意值或任意两者之间的范围值。
20、可选地，所述锌盐包括硫酸锌、氯化锌、乙酸锌、四氟硼酸锌、三氟甲磺酸锌、溴化锌和硝酸锌中的一种或多种。
21、可选地，所述溶液包括乙二醇。
22、可选地，所述溶液还包括水。
23、可选地，所述水在所述溶液中的质量占比≤80且不为0。
24、可选地，所述水在所述溶液中的质量占比独立地选自0.5％、1％、5％、10％、15％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％中的任意值或任意两者之间的范围值。
25、可选地，所述搅拌的时间为5～10min。
26、可选地，所述搅拌的时间独立地选自5min、6min、7min、8min、9min、10min中的任意值或任意两者之间的范围值。
27、第三方面，本申请提供了上述纳米增强的耐低温可降解电解质在制备水系锌离子储能器件中的应用；
28、所述水系锌离子储能器件包括水系锌离子超级电容器和/或水系锌离子电池。
29、第四方面，本申请提供了一种水系锌离子超级电容器，所述水系锌离子超级电容器包含上述的纳米增强的耐低温可降解电解质。
30、第五方面，本申请提供了一种水系锌离子电池，所述水系锌离子电池包含上述的纳米增强的耐低温可降解电解质。
31、可选地，所述水系锌离子电池包括电池壳和极芯；
32、所述极芯完全包裹于所述电池壳内；
33、所述极芯包括聚苯胺正极和锌负极；
34、所述纳米增强的耐低温可降解电解质位于所述聚苯胺正极和锌负极之间。
35、与现有技术相比，本申请包括以下有益效果：
36、(1)本申请提供的纳米增强的耐低温可降解电解质由聚合物基质和水相电解液组成，并通过原位固化策略制备，所述水相电解液包括不同种类的锌盐。所述纳米增强的耐低温可降解电解质具有制备简便、可降解的特点，保证了水凝胶电解质绿色特性。此外，纳米增强的耐低温可降解电解质耐低温性能好，实现了电池的绿色可循环性能。
37、(2)与纯水凝胶电解质相比，本申请中采用的锌盐和乙二醇的共同作用可以增强凝胶的耐低温性能和离子电导率。而且，与合成高分子水凝胶相比，本申请提供的天然聚合物来源于动植物体，具有优异的可再生和可降解性能，有助于提升电池的整体环保性。
38、(3)与传统的液体电解液相比，本申请提供的电解质不易泄漏，可以提升锌离子电池的安全性。
39、(4)本申请所采用的制备方法，制备过程简单、原料易得、产物绿色可降解，适合大规模制备，为制备纳米增强的耐低温可降解电解质提供了新的思路，在可降解储能器件及其无害化处理领域应用前景广阔。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述纳米增强的耐低温可降解电解质包括纳米材料、聚合物基质、锌盐和乙二醇；
2.根据权利要求1所述的一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述聚合物基质在所述纳米增强的耐低温可降解电解质中的质量占比为3～20％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述纳米增强的耐低温可降解电解质还包括水。
4.根据权利要求1所述的一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述纳米材料包括纤维素纳米纤维、碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的一种或多种；
5.权利要求1～4任意一项所述的纳米增强的耐低温可降解电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的纳米增强的耐低温可降解电解质的制备方法，其特征在于，所述纳米材料、聚合物基质和液相电解液的质量比为：
7.根据权利要求5所述的纳米增强的耐低温可降解电解质的制备方法，其特征在于，所述液相电解液包括锌盐和溶液；
8.权利要求1～4任意一项所
9.一种水系锌离子超级电容器，其特征在于，所述水系锌离子超级电容器包含权利要求1～4任意一项所述的纳米增强的耐低温可降解电解质或权利要求5～7任意一项所述制备方法制备得到的纳米增强的耐低温可降解电解质。
10.一种水系锌离子电池，其特征在于，所述水系锌离子电池包含权利要求1～4任意一项所述的纳米增强的耐低温可降解电解质或权利要求5～7任意一项所述制备方法制备得到的纳米增强的耐低温可降解电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述纳米增强的耐低温可降解电解质包括纳米材料、聚合物基质、锌盐和乙二醇；
2.根据权利要求1所述的一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述聚合物基质在所述纳米增强的耐低温可降解电解质中的质量占比为3～20％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述纳米增强的耐低温可降解电解质还包括水。
4.根据权利要求1所述的一种纳米增强的耐低温可降解电解质，其特征在于，所述纳米材料包括纤维素纳米纤维、碳纳米管、石墨烯、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的一种或多种；
5.权利要求1～4任意一项所述的纳米增强的耐低温可降解电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的纳米增强的耐低温可降解电解质的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠帅，吴鲁，师晓宇，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
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。