CN113097575A - 一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法 - Google Patents

一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法 Download PDF

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曲婕
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Abstract

本发明公开了一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法，具体步骤为：(1)将锌盐溶解于蒸馏水中，制成锌盐溶液；(2)向锌盐溶液中加入琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；(3)冷却后，混合溶液形成均匀的凝胶电解质。本发明的制备过程简单，原料易得，成本低。本发明的凝胶态电解质有效地避免了电池的漏液，阻碍了锌枝晶的生长，延长了电池的循环寿命。本发明的凝胶电解质起到了电池电解质和隔膜的双重作用，可以更有效地应用于柔性锌离子电池，为锌离子电池商业化生产提供了技术保障。

Description

一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法
技术领域
本发明涉及储能电池技术领域，具体是一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法。
背景技术
电化学储能技术是一种清洁的储能方式。在过去的几十年，锂离子电池因其高效能、高电压、长循环寿命等优点被广泛应用于商业储能装置。但由于成本高、安全问题多，严重阻碍了锂离子电池的大规模应用。作为新兴的、极具发展前景的可替代储能技术，锌离子可充电电池因其丰富的自然资源存量、内在的安全性和成本效益而倍受关注。
水系锌离子电池使用水溶液作为电解液，具有导电性强、安全不易燃、环保、制备相对简单的特点，且其理论密度高达825mAh/g，在便携式电子应用和大规模储能系统展示出巨大潜力，被认为有望取代锂离子电池。但使用水系电解液避免不了漏液和枝晶产生的问题，且制造工艺复杂，能量密度低。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法，其制造工艺简单，原料易得，制造成本低廉，且制造出的凝胶电解质可以有效地避免漏液和产生枝晶，同时，具有极高的能量面密度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法，具体步骤如下：
(1)将锌盐溶解于蒸馏水中，制成锌盐溶液；
(2)向锌盐溶液中加入琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；
(3)冷却后，混合溶液形成均匀的凝胶电解质。
优选地，所述锌盐为氯化锌，溴化锌，硫酸锌，硝酸锌，醋酸锌，柠檬酸锌，葡萄糖酸锌，双三氟甲磺酰基酰亚胺锌，六氟磷酸锌、三氟甲磺酸锌、高氯酸锌、四氟硼酸锌中的一种或以上混合而成。
优选地，所述锌盐溶液中锌盐浓度为0.1-10mol/L。
优选地，所述琼脂的质量占混合溶液的1-6％。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
(1)本发明的制备过程简单，原料易得，成本低。
(2)本发明的凝胶态电解质有效地避免了电池的漏液，阻碍了锌枝晶的生长，延长了电池的循环寿命。
(3)本发明的凝胶电解质起到了电池电解质和隔膜的双重作用，可以更有效地应用于柔性锌离子电池，为锌离子电池商业化生产提供了技术保障。
附图说明
图1为基于实施例1中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。
图2为基于实施例2中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
(1)将0.5mol硫酸锌(ZnSO4)溶解于100mL蒸馏水中，制成锌盐溶液；
(2)向锌盐溶液中加入3g琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；
(3)将混合溶液倒入模具自然冷却，待混合溶液形成均匀的凝胶态电解质；
(4)将得到的凝胶电解质切片至直径16mm，厚度1mm，重量为300mg的圆片，组装全电池，进行电化学性能测试，正极材料为五氧化二钒。
图1为基于实施例1中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。在2000mA/g的电流密度下，电池可以稳定循环500周，500周后保持容量为60mAh/g，并保持较高的库伦效率。展现了优异的循环稳定性。
实施例2
实施例1
(1)将0.5mol葡萄糖酸锌和0.5mol硫酸锌(ZnSO4)溶解于100mL蒸馏水中，制成锌盐溶液；
(2)向锌盐溶液中加入3g琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；
(3)将混合溶液倒入模具自然冷却，待混合溶液形成均匀的凝胶态电解质；
(4)将得到的凝胶电解质切片至直径16mm，厚度1mm，重量为300mg的圆片，组装全电池，进行电化学性能测试，正极材料为五氧化二钒。
图2为基于实施例2中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。在2000mA/g的电流密度下，电池可以稳定循环500周，500周后保持容量为20mAh/g，并保持较高的库伦效率。展现了优异的循环稳定性。

Claims (4)

1.一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将锌盐溶解于蒸馏水中，制成锌盐溶液；
(2)向锌盐溶液中加入琼脂并持续加热搅拌，直至琼脂完全溶解，制成混合溶液；
(3)冷却后，混合溶液形成均匀的凝胶电解质。
2.根据权利要求1所述的一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述锌盐为氯化锌，溴化锌，硫酸锌，硝酸锌，醋酸锌，柠檬酸锌，葡萄糖酸锌，双三氟甲磺酰基酰亚胺锌，六氟磷酸锌、三氟甲磺酸锌、高氯酸锌、四氟硼酸锌中的一种或以上混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述锌盐溶液中锌盐浓度为0.1-10mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述琼脂的质量占混合溶液的1-6％。
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