CN111211360A

CN111211360A - 一种添加剂改性的水系锌离子胶体电解质及其制备方法

Info

Publication number: CN111211360A
Application number: CN201811397663.6A
Authority: CN
Inventors: 刘宇; 黄佳琪; 秦刚华; 郑渭建; 刘云召; 杜月秀; 李卓斌
Original assignee: Zhejiang Zheneng Zhongke Energy Storage Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Zheneng Zhongke Energy Storage Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: CN111211360B

Abstract

本发明涉及一种添加剂改性的水系锌离子胶体电解质及其制备方法，所述胶体电解质包括：溶剂，所述溶剂为水；凝胶剂，所述凝胶剂由气相二氧化硅和/或硅溶胶构成；电解液，所述电解液为含锌离子和其他金属离子的溶液；以及添加剂，所述添加剂包括表面活性剂或结构优化剂，所述添加剂相对所述电解液的添加量为0.001wt%‑0.01 wt%。

Description

一种添加剂改性的水系锌离子胶体电解质及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种添加剂改性的胶体电解质及其制备方法，属于二次电池领域。

背景技术

随着经济社会的高速发展和化石能源的日渐枯竭，可再生能源的需求急剧增大。基于太阳能、风能等可再生能源发电装机容量急剧增加。但是可再生能源发电受季节、日照强度和风力变化等因素影响，具有随机性和间歇性的特征，因此，需要开发高效、廉价、清洁和安全的储能技术。水系金属基储能电池为近几年出现的新型安全型、高比能量化学储能电池。采用在中性水电解液中稳定的高比能量金属作为电池负极，高稳定性的离子嵌脱化合物为正极，正负极通过电化学反应与氧化还原可逆存储电量。金属锌是理想的水系金属基高比能电池的理想负极材料。2012年，Chen(Chen,L.,Gu,Q.,Zhou,X.,Lee,S.,Xia,Y.,Liu,Z., New-concept batteries based on aqueous Li+/Na+mixed-ionelectrolytes[J].Scientific reports 2013, 3:1-7)等人报道了水系锌离子电池，以LiMn₂O₄为正极，金属Zn为负极，Li⁺/Zn²⁺作为电解质，电池的电化学窗口较宽，在2V左右的工作电压下仍具有良好的循环性能，1000次充放电过程后，容量保持率为90％，阳离子掺杂后4000次循环，容量保持在95％左右，电池的可逆性好。水锌电池以其高比容量、高安全性等特征成为了研究热点。水锌电池具有能量密度高，倍率性能好，成本低，环境污染小等优点。

电解质对水系锌离子电池正负极的循环可逆性，倍率性能有重要影响，为了改善电池性能，加速水系锌离子电池的实用化进程，众多研究者不断对电解质体系进行研究和改进。中国发明专利文献CN 101540417A公开了一种用于可充电锌离子电池的水溶液电解液，由于采用水系盐溶液作为电解质，受水分解电压的限制，存在水分解析气和集流体腐蚀的问题；同时电池中含大量水溶液，在移动场景的使用中容易产生漏液现象，电池失水还会造成电解质析晶，极片粉化等一系列电池的不可恢复性损伤。中国发明专利文献CN102683756A公开了一种聚合物可充电锌离子电池，聚合物凝胶电解质虽然解决了水溶液电解液存在的一些弊端，但是聚合物凝胶电解质采用纤维素类物、聚丙烯酰胺类物和聚乙烯醇高分子材料作为基体交联而成，其离子电导率远低于水溶液电解液，导致电池的倍率性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种添加剂改性的水系锌离子胶体电解质及其制备方法，该胶体电解质一方面能防止电解质析晶与电池漏液的情况，同时缓解电池失水，极片粉化等问题；另一方面，可以有效抑制水的分解，缓解集流体腐蚀等问题。

在此，本发明提供一种胶体电解质，所述胶体电解质包括：

溶剂，所述溶剂为水；

凝胶剂，所述凝胶剂由气相二氧化硅和/或硅溶胶构成；

电解液，所述电解液为含锌离子和其他金属离子的溶液；以及

添加剂，所述添加剂包括表面活性剂或结构优化剂，所述添加剂相对所述电解液的添加量为 0.001wt％-0.01wt％。

本发明提出一种胶体电解质(主要可应用于水系锌离子电池，因此也可称为“添加剂改性的水系锌离子胶体电解质”)，这种胶体电解质具有准固态特性，在离子电导率方面和水溶液电解质接近，既可以解决水溶液电解质在应用中存在的一些问题，又在电导率方面要远优于传统凝胶电解质(60mS cm^-1vs 10^-4～10^-3mS cm^-1)。一方面该胶体电解质可以通过其固有的物理特性固定电解液，杜绝电解质析晶与电池漏液的情况，同时缓解电池失水，极片粉化等问题。另一方面，凝胶态电解质降低了自由水的比例，可以有效抑制水的分解，缓解集流体腐蚀等问题。

其他金属离子可以为锂离子、锰离子、钠离子、镁离子、钾离子中的一种。所述其他金属离子的来源可为其他金属离子盐，可以根据正极材料选定，例如电池正极为锰酸锂时，可采用硫酸锂等各种可溶性锂金属盐作为电解质。

所述锌离子的来源可为锌离子盐，可以为硫酸锌、醋酸锌、硝酸锌、氯化锌中的至少一种。

所述其他金属离子盐可以为其他金属的硫酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化盐中的至少一种。其中，其他金属是指锂、锰、钠、镁、钾中的一种。

所述结构优化剂可以为单体含羟基的聚合物和/或本身含有大量羟基的化合物，优选为聚乙烯醇溶液、环糊精溶液、海藻酸钠溶液、甲壳素溶液、半纤维素溶液中的至少一种。

优选地，所述结构优化剂选自相对所述电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的聚乙烯醇溶液、相对所述电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的环糊精溶液、相对所述电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的海藻酸钠溶液、相对所述电解液的添加量为0.001wt％-0.1 wt％的甲壳素溶液、相对所述电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的半纤维素溶液中的至少一种。

所述表面活性剂可以包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。

所述表面活性剂可以为在常温水中可溶的表面活性剂，优选为FMEE溶液(脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚溶液)、CTAB溶液(十六烷基三甲基溴化铵溶液)、TU溶液(硫脲溶液)、 AEO7溶液(脂肪醇聚氧乙烯醚溶液)、LMEO-18溶液(长链羧酸酯聚氧乙烯溶液)、SDS 溶液(十二烷基硫酸钠溶液)中的至少一种。更优选浓度为1wt％-20wt％的FMEE溶液、浓度为1wt％-20wt％的CTAB溶液、浓度为1wt％-20wt％的TU溶液、浓度为1wt％-20wt％的 AEO7溶液、浓度为1wt％-20wt％的LMEO-18溶液、浓度为1wt％-20wt％的SDS溶液中的至少一种。

所述胶体电解质中凝胶剂的含量可以为2wt％-5wt％。

所述胶体电解质的锌离子浓度可以为0.2-3摩尔每升。

所述胶体电解质的其他金属离子浓度可以为0.1-0.5摩尔每升。

另一方面，本发明还提供一种上述胶体电解质的制备方法，包括：将凝胶剂均匀分散于溶剂中，得到母胶；将所述母胶与电解液、添加剂混合均匀，静置，待液态电解质凝固成固态电解质。

所述电解液通过将锌离子盐和其他金属离子盐溶于水中制得。

又一方面，本发明还提供一种电池，所述电池包括正极、负极以及由正极和负极夹持的权利要求1-9中任一项所述的胶体电解质。

较佳地，所述电池为水系锌离子电池。该情况下，所述负极为金属锌，所属正极可以为锰酸锂、二氧化锰、四氧化三钴、磷酸铁锂、钴酸锂等。充放电过程中在正极能够可逆脱出-嵌入锂离子、锰离子或钴离子。

本发明中，通过对胶体电解质进行结构稳定性改性(通过结构优化及进行)和缓蚀剂添加改性(通过表面活性剂进行)，从而得到改性的胶体电解质。在结构稳定性改性方面，通过设计引入含羟基的聚合物，优化胶体三维结构性能，达到调控胶体电解质结构性能的目的。具体而言，单体含丰富羟基的聚合物或本身含有大量羟基的化合物可以和气相二氧化硅表面的羟基产生交联作用，使胶体电解质形成三维网络结构，提高了离子传输效率，从而改善电池的电化学性能。在缓蚀剂添加改性方面，通过缓蚀剂降低表面突起部分的电流密度，抑制锌离子沉积到突起部位，最终改善金属锌枝晶的生长情况，提高电池循环性能。换言之，表面活性剂提高了锌离子在充电过程中在负极侧的沉积效率，可以有效缓解枝晶生长情况。

附图说明

图1为本发明制备的改性胶体电解质实物图；

图2为采用实施例1中添加剂改性的水系锌离子胶体电解质的电池实物图，其中锰酸锂为正极，锌片为负极；

图3为分别使用实施例1中的改性胶体(b-准固态)与水溶液电解质(a-传统型)的锌离子电池的容量-电压对比图；

图4为分别使用实施例1中的改性胶体(准固态)与水溶液电解质(传统型)的锌离子电池的交流阻抗对比图；

图5为分别使用实施例1中的改性胶体(准固态)与水溶液电解质(传统型)的锌离子电池的倍率充放电对比图；

图6为分别使用实施例1中的改性胶体(b-准固态)与水溶液电解质(a-传统型)的锌离子电池充放电循环对比图；

图7为使用实施例1中的添加剂改性的水系锌离子胶体电解质的电池与使用常规的水溶液电解质的电池的充放电循环50次后负极SEM图,(a)、(b)分别为胶体电解质电池的纯锌负极SEM图，(c)、(d)分别为水系电解质电池的纯锌负极SEM图。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明涉及一种添加剂改性的水系锌离子胶体电解质及其制备方法，该胶体电解质是在气相二氧化硅胶体溶液中加入0.2-3mol/L锌离子盐、其他金属盐和质量分数为0.01％- 0.001％的添加剂制备而成，添加剂包括表面活性剂和结构优化剂。表面活性剂提高了锌离子在充电过程中在负极侧的沉积效率，可以有效缓解枝晶生长情况。作为结构优化剂的、单体含丰富羟基的聚合物或本身含有大量羟基的化合物可以和气相二氧化硅表面的羟基产生交联作用，使胶体电解质形成三维网络结构，提高了离子传输效率，从而改善电池的电化学性能。

本发明的胶体电解质包括：凝胶剂、电解液、添加剂、溶剂。凝胶剂可以使用气相二氧化硅、硅溶胶或者两者的混合物。凝胶剂二氧化硅的作用是使电解质凝胶化，二氧化硅可以以气相二氧化硅的形式添加到电解质中，例如由四氯化硅通过气相法制备的气相二氧化硅，气相二氧化硅的粒径范围为10-200nm；二氧化硅还可以是以硅溶胶的形式添加到电解质中，例如将纳米二氧化硅以一定比例和工艺添加到溶剂水中形成硅溶胶，留作备用。胶体电解质的凝胶剂含量可以为质量百分数2％-5％，该范围具有凝胶时间可控，凝胶强度适中的优点。溶剂可以为水。胶体电解质的溶剂含量可以为质量百分数75％-85％。

电解液可以包括锌离子电解质和其他金属离子电解质，即可以含锌离子和其他金属离子的混合电解质，例如是锌离子盐和其他金属离子盐的混合溶液。这些电解质盐在溶剂中能够电离阳离子和阴离子，所述阳离子包括锌离子和其他金属离子，该其他金属离子在充放电过程中在正极能够可逆脱出-嵌入；锌离子在充电过程中在负极还原沉积为锌金属，该锌金属在放电过程中氧化溶解为锌离子。其他金属离子可以包括锂离子、锰离子、钠离子、镁离子、钾离子等。阴离子选自硫酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子、氯离子等。

锌离子电解质可以包括所有在水中可溶的锌离子盐如硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、醋酸锌等。可以使胶体电解质的锌离子浓度最终控制在0.2-3摩尔每升，从而可以防止电解液由于温差而析晶。其他金属离子电解质可以包括在水中可溶的其他金属离子盐如锂、锰、钠、镁或钾的硫酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化盐等。可以使胶体电解质中其他金属盐浓度最终控制在0.1-0.5摩尔每升，从而可以缓解正极材料由于材料结构中金属离子的溶出导致的衰减问题。

凝胶剂与电解液的比例可以为(2wt％～5wt％)：(95wt％～98wt％)，从而可以使胶体电解质拥有良好的电导率和可控的凝胶时间和强度。

添加剂可以包括表面活性剂类添加剂、结构优化类添加剂。结构优化类添加剂可以为单体含羟基的聚合物和/或本身含有大量羟基的化合物，例如聚乙烯醇溶液、环糊精溶液、海藻酸钠溶液、甲壳素溶液、半纤维素溶液等，起结构优化作用。表面活性剂类添加剂可以包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。表面活性剂类添加剂可以为在常温水中可溶的表面活性剂，例如FMEE溶液、CTAB溶液、TU溶液、AEO7溶液、LMEO-18溶液、SDS溶液等。添加剂的添加量可以为胶体电解质质量百分数0.001 wt％-0.01wt％，优选0.005wt％～0.008wt％。当添加剂的添加量为胶体电解质质量百分数0.005wt％-0.008wt％时，具有不缩短凝胶时间且显著提升胶体电解质性能的优点。

以下，示意性说明制备上述任一种胶体电解质的方法。

首先将凝胶剂均匀分散于溶剂中，得到母胶。可以将一定量的凝胶剂加入到一定量水中充分搅拌，并分散均匀形成母胶，分散设备可以采用专业的高速剪切分散机。分散时的转速可以为10kr/min～20kr/min。凝胶剂可以使用气相二氧化硅、硅溶胶或者两者的混合物。当使用气相二氧化硅、硅溶胶的混合物作为凝胶剂时，气相二氧化硅与硅溶胶的质量比可以为(1wt％～5wt％)：(1wt％～2wt％)。溶剂可以为水。凝胶剂与溶剂的质量比可以为 (1wt％～2wt％)：(5wt％～6wt％)。

接着，将所述母胶与电解液、添加剂混合均匀，静置，待液态电解质凝固成固态电解质。电解液可以为锌离子盐、他金属离子盐、水的混合液。锌离子盐可以使用硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、醋酸锌等。其他金属离子盐可以使用锂、锰、钠、镁、钾的硫酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化盐等。其他金属离子盐根据正极材料选定，例如电池正极为锰酸锂，则采用各种可溶性锂金属盐作为电解质，优选硫酸锂。锌离子盐与他金属离子的摩尔比可以为 (0.2～3)：(0.1～0.5)，电解液的浓度可以为0.4～6mol/L。添加剂可以包括表面活性剂类添加剂、结构优化类添加剂，例如聚乙烯醇溶液、环糊精溶液、海藻酸钠溶液、甲壳素溶液、半纤维素溶液等结构优化类添加剂、FMEE溶液(脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚溶液)、CTAB溶液 (十六烷基三甲基溴化铵溶液)、TU溶液(硫脲溶液)、AEO7溶液(脂肪醇聚氧乙烯醚溶液)、LMEO-18溶液(长链羧酸酯聚氧乙烯溶液)、SDS溶液(十二烷基硫酸钠溶液)等表面活性剂类添加剂。优选地，结构优化类添加剂采用相对电解液的添加量为0.001wt％-0.1 wt％的聚乙烯醇溶液、相对电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的环糊精溶液、相对电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的海藻酸钠溶液、相对电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的甲壳素溶液、相对电解液的添加量为0.001wt％-0.1wt％的半纤维素溶液中的至少一种，适当浓度的结构优化类添加剂具有优化和稳定胶体三维网络结构的优点。结构优化剂本身的浓度可以为1wt％-20wt％，优选1wt％-10wt％，更优选10wt％。表面活性剂优选浓度为1wt％-20wt％的FMEE溶液、浓度为1wt％-20wt％的CTAB溶液、浓度为1wt％-20wt％的TU 溶液、浓度为1wt％-20wt％的AEO7溶液、浓度为1wt％-20wt％的LMEO-18溶液、浓度为 1wt％-20wt％的SDS溶液中的至少一种，更优选浓度为1wt％-10wt％的FMEE溶液、浓度为1wt％-10wt％的CTAB溶液、浓度为1wt％-10wt％的TU溶液、浓度为1wt％-10wt％的 AEO7溶液、浓度为1wt％-10wt％的LMEO-18溶液、浓度为1wt％-10wt％的SDS溶液中的至少一种。

混合的顺序没有特别限定。在一个示例中，可以配制一定浓度的电解液，称取一定量的锌金属盐和其他金属盐溶解于一定量水中，再加入一定量的添加剂，搅拌均匀，再与母胶混合。

在一个示例中，可以将配置好的电解液缓慢加入到上述制备好的母胶中，用高速剪切分散机分散均匀。可以通过超声分散1-5分钟(可使用超声分散仪进行)去除胶体电解质内部的气泡。

在一个示例中，可以用高速剪切机将凝胶剂均匀分散于水中，再加入一定浓度的电解液和添加剂混合均匀，静置一段时间，液态电解质即可凝固成固态电解质。

本发明还提供一种电池，所述电池包括正极、负极以及由正极和负极夹持的权利要求1-9中任一项所述的胶体电解质。

电池可以为水系锌离子电池。该情况下，负极为金属锌，正极可以为锰酸锂、二氧化锰、四氧化三钴、磷酸铁锂、钴酸锂等。充放电过程中在正极能够可逆脱出-嵌入锂离子、锰离子、钴离子。

本发明的优点：

通过对胶体电解质进行结构稳定性改性(通过结构优化及进行)和缓蚀剂添加改性(通过表面活性剂进行)，从而得到改性的胶体电解质。在结构稳定性改性方面，通过设计引入含羟基的聚合物，优化胶体三维结构性能，达到调控胶体电解质结构性能的目的。具体而言，单体含丰富羟基的聚合物或本身含有大量羟基的化合物可以和气相二氧化硅表面的羟基产生交联作用，使胶体电解质形成三维网络结构，提高了离子传输效率，从而改善电池的电化学性能。在缓蚀剂添加改性方面，通过缓蚀剂降低表面突起部分的电流密度，抑制锌离子沉积到突起部位，最终改善金属锌枝晶的生长情况，提高电池循环性能。换言之，表面活性剂提高了锌离子在充电过程中在负极侧的沉积效率，可以有效缓解枝晶生长情况。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

将13.7g的气相二氧化硅缓慢加入到200g去离子水中，利用高速剪切分散机搅拌分散均匀，得到母胶；

称取143.8g七水硫酸锌，8.5g硫酸锰溶于226g水中，并加入10wt％的聚乙烯醇溶液3g，充分搅拌均匀；

将上述配制好的电解液缓慢加入到配制好的母胶中，利用高速剪切分散机在15000r/min转数下搅拌5min,形成均一稳定胶体；

将制备的胶体电解质置于超声分散仪中，超声分散5min，去除胶体电解质内部的气泡。

为了更好地表现添加剂改性的水系锌离子胶体电解质的优异性能，以二氧化锰为正极，锌金属为负极组装两组全电池，分别以添加剂改性的水系锌离子胶体电解质和传统的水溶液电解液为电解质，并分别测试其电化学性能。图1示出凝固后的胶体电解质，其具有半固态特性。图2为添加剂改性的水系锌离子胶体电解质的全电池实物图。

从图3示出的改性胶体与水溶液电解质锌离子电池容量-电压对比图可以看出，添加剂改性的水系锌离子胶体电解质的应用没有使电极材料的电化学性能发生改变，与传统的水溶液电解液电池一样有明显的充放电平台。

从图4示出的改性胶体与水溶液电解质锌离子电池交流阻抗对比图中可以看出，两种电池的扩散阻抗差不多，说明添加剂改性的水系锌离子胶体电解质具有良好的电极界面兼容性和优异的离子电导率。图5为改性胶体与水溶液电解质锌离子电池倍率充放电对比图，图5从倍率性能方面反映了改性胶体电解质优良的离子电导率和电极界面兼容性。

图6为改性胶体与水溶液电解质锌离子电池充放电循环对比图，从图中可以看出改性胶体电解质锌离子电池的充放电循环性能更加优异，从图7改性胶体与水溶液电解质锌离子电池充放电循环50次后负极SEM图可以看出，胶体电解质的准固态性质对于抑制锌负极枝晶生长(图中片状的物质为锌枝晶)有一定效果，也体现在全电池中充放电循环性能的提升。

实施例2

将16.8g的气相二氧化硅和7.4g的硅胶缓慢加入到200g去离子水中，利用高速剪切分散机搅拌分散均匀，得到母胶；

称取72.9g七水硫酸锌，6.4g硫酸锂溶于223g水中，并加入10wt％的环糊精溶液6g，充分搅拌均匀；

为了更好地表现添加剂改性的水系锌离子胶体电解质的优异性能，以锰酸锂为正极，锌金属为负极组装全电池测试电化学性能，测试结果显示改性胶体电解质拥有更好的循环性能，循环性能提升40％左右。且电池没有因为胶体电解质的使用而表现出极化增大。

实施例3

将24.2g的气相二氧化硅缓慢加入到200g去离子水中，利用高速剪切分散机搅拌分散均匀，得到母胶；

称取148.7g六水硝酸锌，8.5g硫酸锰溶于226g水中，并加入10wt％的十二烷基硫酸钠溶液3g，充分搅拌均匀；

实施例4

称取287.6g七水硫酸锌，17g硫酸锰溶于223g水中，并加入10wt％的脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚溶液6g，充分搅拌均匀；

将上述配制好的电解液缓慢加入到配制好的母胶中，利用高速剪切分散机在15000r/min转数下搅拌5min，形成均一稳定胶体；

实施例5

称取431.4g七水硫酸锌，12.8g硫酸锂溶于223g水中，并加入10wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚溶液6g，充分搅拌均匀；

对比例1

称取287.6g七水硫酸锌，17g硫酸锰溶于858g水中，充分搅拌均匀。以锰酸锂为正极，金属锌为负极组装水系锌离子电池，并测试其相关电化学性能。结果显示其循环60圈左右就出现短路情况，而胶体电解质电池能循环100圈以上。

对比例2

称取143.8g七水硫酸锌，8.5g硫酸锰溶于226g水中，并加入3wt％的聚乙烯醇溶液20g，充分搅拌均匀；

将上述配制好的电解液缓慢加入到配制好的母胶中，利用高速剪切分散机在15000r/min转数下搅拌5min,胶体电解质出现快速凝胶现象，导致其工作性能严重下降。

Claims

1.一种胶体电解质，其特征在于，所述胶体电解质包括：

溶剂，所述溶剂为水；

凝胶剂，所述凝胶剂由气相二氧化硅和/或硅溶胶构成；

添加剂，所述添加剂包括表面活性剂或结构优化剂，所述添加剂相对所述电解液的添加量为0.001wt%-0.01 wt%。

2.根据权利要求1所述的胶体电解质，其特征在于，其他金属离子为锂离子、锰离子、钠离子、镁离子、钾离子中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的胶体电解质，其特征在于，所述结构优化剂为单体含羟基的聚合物和/或本身含有羟基的化合物，优选为聚乙烯醇溶液、环糊精溶液、海藻酸钠溶液、甲壳素溶液、半纤维素溶液中的至少一种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的胶体电解质，其特征在于，所述表面活性剂为在常温水中可溶的表面活性剂，优选为FMEE溶液、CTAB溶液、TU溶液、AEO7溶液、LMEO-18溶液、SDS溶液中的至少一种。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的胶体电解质，其特征在于，所述胶体电解质中凝胶剂的含量为2wt%-5wt%。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的胶体电解质，其特征在于，所述胶体电解质的锌离子浓度为0.2-3摩尔每升。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的胶体电解质，其特征在于，所述胶体电解质的其他金属离子浓度为0.1-0.5摩尔每升。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的胶体电解质的制备方法，其特征在于，包括：将凝胶剂均匀分散于溶剂中，得到母胶；将所述母胶与电解液、添加剂混合均匀，静置，待液态电解质凝固成固态电解质。

9.一种权利要求8所述的胶体电解质的制备方法，其特征在于，所述电解液通过将锌离子盐和其他金属离子盐溶于水中制得，所述锌离子盐为硫酸锌、醋酸锌、硝酸锌、氯化锌中的至少一种，所述其他金属离子盐为其他金属的硫酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化盐中的至少一种。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极、负极以及由正极和负极夹持的权利要求1至7中任一项所述的胶体电解质。