CN113224396B - 一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高电压、耐低温、三室结构的锌‑聚合物水系可充电电池及其制备方法，包括正极、负极、阳离子隔膜、阴离子隔膜、正极电解液、负极电解液和中间过渡电解液，正极是通过循环伏安法将有机小分子聚合并沉积到多孔活性炭基底制备得到，依靠聚合物与电解液离子之间的氧化还原反应赋予器件较高的比电容，阳、阴离子膜将正极和负极分别置于不同的反应环境，有效抑制析氧和析氢反应，使电池的工作电压达到2.5 V，放电平台在1.7~1.9 V之间，取决于聚合物以及电解液的选择。

Description

一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池及其制备方法

技术领域

本发明属于电化学储能器件、二次电池技术领域，尤其涉及一种具有三室结构且宽电压窗口的锌-聚合物水系可充电电池及其制备方法。

背景技术

日益增长的能源需求和严重的环境污染使人们意识到要摆脱对化石燃料的依赖，对可再生能源的开发导致对电能储存需求激增。可充电水系锌离子电池（ZIBs）因其锌负极具有价格低廉、高比容量（820 mAh g⁻¹）、与水良好相容性等优势，获得广泛关注。然而，水系电池受限于水电解反应，导致器件的工作电压和能量密度低于有机系电解液的电池。目前研究表明在保证电解液不分解的前提下，通过增加析氢和析氧的过电压可以适当拓宽水系电池的电压区间，但要将工作电压扩大到2 V以上仍然是一个很大的挑战。此外，由于聚合物正极材料来源广泛、结构稳定、制备可控性强等特点，使得锌-聚合物体系受到人们青睐。但是，聚合物放电平台一般低于1.2 V，限制其应用的潜力，所以如何提升其电压平台也是亟待解决的问题。

水系电解液具有高安全性、低成本、高离子导电率等特点，但其冰点不够低，导致器件在严寒冬季条件下失效。目前，耐低温水系电解液的研究主要集中于引入有机共溶剂，如：甲醇，乙二醇，丙三醇等，但是有机溶剂易挥发，具有一定的毒性，并且低温下粘度增大，导致电池内阻增大，这些问题制约其大规模应用。因此，制备一种耐低温、环保、同时具有高离子电导率的电解液对于实际应用具有重要意义。

发明内容

为了解决上述已有技术存在的不足，本发明提出一种具有三室结构和宽电压窗口的锌-聚合物水系可充电电池及其制备方法，具体涉及一种具有三室结构、宽电压窗口的锌-聚合物锌离子二次电池及其耐低温电解液的制备方法，能够使器件在–20 ℃正常充放电，放电电压平台可以达到1.9 V。本发明的具体技术方案如下：

一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池，包括壳体、正极、负极、阳离子隔膜、阴离子隔膜、正极电解液、负极电解液和中间过渡电解液，其中，

所述正极与所述负极之间依次布置所述阴离子隔膜和所述阳离子隔膜，形成三室结构，其中，所述正极与所述阴离子隔膜之间形成正极腔室，内部为正极电解液；所述阴离子隔膜和所述阳离子隔膜之间形成中间过渡腔室，内部为中间过渡电解液；所述阳离子隔膜与所述负极之间形成负极腔室，内部为负极电解液。

进一步地，所述正极以多孔活性炭粉为基底，采用循环伏安法将1,4-苯醌，2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌，2,5-二羟基-1,4-苯醌中的任意一种电沉积于基底上，制备聚合物正极。

进一步地，所述负极为锌，采用高纯锌片，锌粉与氧化锌混合物，三维锌泡沫或锌合金。

进一步地，所述正极电解液为酸性体系，所述负极电解液为碱性体系，所述中间过渡电解液为中性体系。

进一步地，所述正极电解液为硫酸，磷酸或四氟硼酸中的一种或两种以上的混合液。

进一步地，所述负极电解液为氢氧化钾，氢氧化锂中的一种或两种的混合液。

进一步地，所述中间过渡电解液为硫酸钾，硫酸锂，四氟硼酸锂，四氟硼酸钾中的一种或两种以上的混合液。

一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备聚合物正极：

S1-1：将导电碳纤维布在2 M硝酸溶液进行活化处理，然后用去离子水洗至中性，60℃烘干后作为集流体待用；

S1-2：将高比表面积多孔活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯依照质量比7:2:1分散于N-甲基吡咯烷酮中搅拌，混合均匀后得到碳粉浆料；

S1-3：将步骤S1-2得到的碳粉浆料均匀涂覆于步骤S1-1处理后的碳纤维布上，后将其置于120℃真空烘箱中，烘干12小时后得到活性炭基底；

S1-4：将1,4-苯醌，2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌，2,5-二羟基-1,4-苯醌中任意一种，溶解于2 M硫酸水溶液中，配制成浓度范围为0.01M ~ 0.07 M的母体溶液，用于后续的电化学聚合；

S1-5：采用三电极体系，以步骤S1-4中的溶液作为电解液，活性炭基底作为工作电极，铂片作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，利用循环伏安法在扫描速率为5 - 30 mV/s范围进行电化学聚合；

S2：配制耐低温电解液：

S2-1：配制正极电解液：将硫酸，磷酸，或者四氟硼酸中的任意一种或者两种以上混合加入去离子水中，浓度范围为1 M~4 M，作为常温正极电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温正极电解液，其浓度范围为3 M~ 6 M，得到正极电解液；

S2-2：配制负极电解液：首先将氢氧化钾或者氢氧化锂或两种的混合液溶解于去离子水中，配制成浓度范围为1 ~ 6 M溶液，称取乙酸锌加入溶液中，乙酸锌浓度范围为0.01 M~0.1 M，作为常温负极电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温负极电解液，其浓度范围为3 M~ 6 M，得到负极电解液；

S2-3：配制中间过渡电解液：将硫酸钾，硫酸锂，四氟硼酸锂或者四氟硼酸钾中的任意一种或者两种以上溶于去离子水中，配制成浓度范围为0.05M ~ 2 M溶液，作为常温中间过渡电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温中间过渡电解液，其浓度范围为3M~ 6 M，得到中间过渡电解液；

S3：三室结构电池组装：

S3-1：外壳采用聚四氟乙烯材质，将步骤S1中得到的基于活性炭基底的聚合物和锌片用铂电极夹连接，分别作为正极和负极；

S3-2：正极与负极之间依次布置阴离子隔膜和阳离子隔膜，形成三室结构，其中，正极与阴离子隔膜之间形成正极腔室，内部加入正极电解液；阴离子隔膜和阳离子隔膜之间形成中间过渡腔室，内部加入中间过渡电解液；阳离子隔膜与负极之间形成负极腔室，内部加入负极电解液，最后进行固定组装得到锌-聚合物二次水系电池。

本发明的有益效果在于：

1.本发明提出的一种三室结构的锌-聚合物水系二次电池及其耐低温电解液的配制方法，聚合物正极材料制备简单，负载量可调节。本发明的三室结构使得有机电极达到接近2 V的放电平台。同时，高水合系数卤化物作添加剂，赋予器件优异的耐低温性能，可以在-20℃时正常进行充放电。

2.本发明利用高表面积多孔活性炭粉作为电化学聚合基底，为聚合物提供更多活性位点，同时通过碳粉浆料涂覆量调控正极负载量，达到高质量负载目的（10 mg/cm²），聚合物电极相比于有机小分子，大共轭π键赋予其更加稳定的结构，更好的循环性能保持率。

3.本发明利用解耦原理将正极、负极用离子膜隔开，使其分别在酸性、碱性电解液中进行充放电，有效抑制水溶液HER以及OER副作用，使器件放电平台达到1.9 V，最大电压窗口达到2.5 V。

4.本发明为制备耐低温电解液，选择LiCl作为电解液添加剂。Li⁺具有较高水合系数，可以有效解离水分子间氢键，达到降低冰点的效果。当温度为-20 ℃时，使用耐低温电解液的电池仍旧可以正常进行工作，而且比容量达到室温71%。此外，相比于有机物添加剂，LiCl具有成本低，溶液稳定不易挥发，环保无污染等优势。

5.对于锌负极而言，在碱性电解液中加入LiCl后，由于阳离子Li⁺具有良好吸附性，抑制欠电位析氢，可以在锌表面生成保护层，有效缓解碱性电解液中锌负极的变形和腐蚀。同时，Cl^-则有助于降低极化，增强离子运输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1 是在多孔活性炭基底沉积对苯醌后的电子扫描显微镜图，其中，(a) 为低倍数图；(b) 为高倍数图；

图2 是采用不同聚合物作为正极，KOH/K₂SO₄/H₂SO₄作为电解液，构建的锌离子电池的电化学性能图，其中，(a)和(b) 聚对苯醌；(c)和(d) 聚（2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌）；

图3 是采用聚对苯醌作为正极，KOH-LiCl/K₂SO₄-LiCl/H₂SO₄-LiCl作为耐低温电解液，构建成的锌离子电池在不同温度下的循环伏安曲线；

图4 不同电解液体系的Tafel曲线。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明基于电解液解耦原理，使用阴离子交换膜和阳离子交换膜隔离电解液，使基于活性炭基底的聚合物正极与酸性电解液接触，锌负极与碱性电解液接触，可有效抑制水系电解液的析氢和析氧反应，提高电池的放电平台和拓宽工作电压范围。通过调节电解液的组分及浓度，可降低冰点，使电池具有耐低温性能。

本发明采用三室结构将正极、负极分别置于酸性和碱性电解液中，赋予电池更高的放电平台和更宽的工作电压范围。同时提供一种水系电解液，该水系电解液适用于高压、耐低温的水系ZIBs，并且可以有效缓解锌负极在碱性电解液中的变形，腐蚀。

三室结构由阴阳离子膜分隔形成，可将正极与负极置于不同电解液环境中，充分发挥各自电位优势，达到高电位输出。耐低温电解液是选择具有高水合系数无机盐氯化锂作为电解液添加剂，加入到常温电解液体系，有效拓宽器件低温工作区间。

具体地，一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池，包括壳体、正极、负极、阳离子隔膜、阴离子隔膜、正极电解液、负极电解液和中间过渡电解液，其中，

正极与负极之间依次布置阴离子隔膜和阳离子隔膜，形成三室结构，其中，正极与阴离子隔膜之间形成正极腔室，内部为正极电解液；阴离子隔膜和阳离子隔膜之间形成中间过渡腔室，内部为中间过渡电解液；阳离子隔膜与负极之间形成负极腔室，内部为负极电解液。

在一些实施方式中，正极以多孔活性炭粉为基底，采用循环伏安法将1,4-苯醌，2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌，2,5-二羟基-1,4-苯醌中的任意一种电沉积于基底上，制备聚合物正极。

在一些实施方式中，负极为锌，采用高纯锌片，锌粉与氧化锌混合物，三维锌泡沫或锌合金。

在一些实施方式中，正极电解液为酸性体系，负极电解液为碱性体系，中间过渡电解液为中性体系。

在一些实施方式中，正极电解液为硫酸，磷酸或四氟硼酸中的一种或两种以上的混合液。

在一些实施方式中，负极电解液为氢氧化钾，氢氧化锂中的一种或两种的混合液。

在一些实施方式中，中间过渡电解液为硫酸钾，硫酸锂，四氟硼酸锂，四氟硼酸钾中的一种或两种以上的混合液。

一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备聚合物正极：

S1-1：将导电碳纤维布在2 M硝酸溶液进行活化处理，然后用去离子水洗至中性，60℃烘干后作为集流体待用；

S1-2：将高比表面积多孔活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯依照质量比7:2:1分散于N-甲基吡咯烷酮中搅拌，混合均匀后得到碳粉浆料；

S1-3：将步骤S1-2得到的碳粉浆料均匀涂覆于步骤S1-1处理后的碳纤维布上，后将其置于120℃真空烘箱中，烘干12小时后得到活性炭基底；

S1-4：将1,4-苯醌，2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌，2,5-二羟基-1,4-苯醌中任意一种，溶解于2 M硫酸水溶液中，配制成浓度范围为0.01 M~ 0.07 M的母体溶液，用于后续的电化学聚合；

S1-5：采用三电极体系，以步骤S1-4中的溶液作为电解液，活性炭基底作为工作电极，铂片作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，利用循环伏安法在扫描速率为5 - 30 mV/s范围进行电化学聚合；

S2：配制耐低温电解液：

S2-1：配制正极电解液：将硫酸，磷酸，或者四氟硼酸中的任意一种或者两种以上混合加入去离子水中，浓度范围为1 M~4 M，作为常温正极电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温正极电解液，其浓度范围为3 M~ 6 M，得到正极电解液；

S2-2：配制负极电解液：首先将氢氧化钾或者氢氧化锂或两种的混合液溶解于去离子水中，配制成浓度范围为1 M ~ 6 M溶液，称取乙酸锌加入溶液中，乙酸锌浓度范围为0.01 M~0.1 M，作为常温负极电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温负极电解液，其浓度范围为3 M~ 6 M，得到负极电解液；

S2-3：配制中间过渡电解液：将硫酸钾，硫酸锂，四氟硼酸锂或者四氟硼酸钾中的任意一种或者两种以上溶于去离子水中，配制成浓度范围为0.05 M~ 2 M溶液，作为常温中间过渡电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温中间过渡电解液，其浓度范围为3M~ 6 M，得到中间过渡电解液；

氯化锂作为无机添加剂加入到电解液中，显著降低冰点，使得电池在-20℃时容量保持率达到71%。同时，氯化锂在锌负极表面形成保护层，有效缓其在碱性电解液中的腐蚀、变形。

S3：三室结构电池组装：

S3-1：外壳采用聚四氟乙烯材质，将步骤S1中得到的基于活性炭基底的聚合物和锌片用铂电极夹连接，分别作为正极和负极；

S3-2：正极与负极之间依次布置阴离子隔膜和阳离子隔膜，形成三室结构，其中，正极与阴离子隔膜之间形成正极腔室，内部加入正极电解液；阴离子隔膜和阳离子隔膜之间形成中间过渡腔室，内部加入中间过渡电解液；阳离子隔膜与负极之间形成负极腔室，内部加入负极电解液，最后进行固定组装得到锌-聚合物二次水系电池。

综上，本发明的正极是通过循环伏安法将有机小分子聚合并沉积到多孔活性炭基底制备得到，依靠聚合物与电解液离子之间的氧化还原反应赋予器件较高的比电容，阴、阳离子膜将正极和负极分别置于不同的反应环境，有效抑制析氧和析氢反应。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体实施例对本发明的上述技术方案进行详细说明。

实施例1

S1：制备聚对苯醌正极：

S1-1：将高导电碳纤维布放入2 M稀硝酸中进行活化处理4小时，随后将其用去离子水反复清洗至中性，将其置于60℃真空烘箱中干燥12小时，待用。

S1-2：将高比表面积多孔活性炭粉（2230 g/cm²）、导电碳黑、聚偏氟乙烯按照7:2:1质量比分散于溶液N-甲基吡咯烷酮中，随后进行磁力搅拌，直到获得混合均匀的碳粉浆料。

S1-3：将碳粉浆料均匀涂覆于步骤S1-1中活化碳布上，通过控制浆料涂覆量可以调节碳粉负载量范围在2~11 mg/cm²，随后置于120℃真空烘箱中干燥12小时得到活性炭基底；基底负载量能够由浆料涂覆量进行调节；

本发明利用高表面积多孔活性炭粉作为电化学聚合基底，为聚合物提供更多活性位点，同时通过碳粉浆料涂覆量调控正极负载量，达到高质量负载目的（10 mg/cm²），聚合物电极相比于有机小分子，大共轭π键赋予其更加稳定的结构，更好的循环性能保持率。

S1-4：称取一定量对苯醌粉末溶于2 M硫酸水溶液中，配制成浓度范围为0.02 M~0.07 M酸性溶液，将其作为电化学聚合电解液；

S1-5：采用三电极体系，将步骤S1-4中的溶液作为电解液，涂覆有多孔炭粉的碳布作为工作电极，铂片作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，利用循环伏安法进行电化学聚合。设定聚合参数，电压扫描速率为20 mV/s，电压范围为- 0.4 — 1.2 V，循环圈数为40，得到聚对苯醌与多孔活性炭复合电极，作为电池正极。

循环圈数以及电压范围依据有机物种类不同进行调整，从而使聚合物可以充分聚合到炭粉表面以及空隙内部，充分利用其高比表面积优势，如图1所示。

S2：配制耐低温电解液：

S2-1：称取KOH和Zn(CH₃COO)₂，调节浓度范围分别为1 M~6 M和0.05 M~0.1 M，作为碱性电解液。然后，称取一定量K₂SO₄配制成浓度范围为0.2 M~1 M溶液作为中间过渡液，在充放电过程中调节正负极电解液之间的电荷平衡。同时，将硫酸稀释成浓度范围为1 M~4 M的硫酸溶液作为酸性电解液，以上溶液待用。

S2-2：称取一定量LiCl粉末溶解到步骤S2-1中的三种溶液，LiCl浓度范围为3 M~5M，即得到耐低温的正极电解液、负极电解液和中间过渡电解液。

常温电解液体系，在低温下结冰，无法正常进行充放电。本发明为制备耐低温电解液，选择LiCl作为电解液添加剂。Li⁺具有较高水合系数，可以有效解离水分子间氢键，达到降低冰点的效果。当温度为-20 ℃时，使用耐低温电解液的电池仍旧可以正常进行工作，而且比容量达到室温71%，如图3所示。此外，相比于有机物添加剂，LiCl具有成本低，溶液稳定不易挥发，环保无污染等优势。

S3：三室结构的电池组装：

将得到基于活性炭基底的聚合物电极和锌片用铂电极夹连接，分别作为正极和负极，组装三室结构电池，正极与阴离子隔膜之间形成正极腔室，内部加入正极电解液；阴离子隔膜和阳离子隔膜之间形成中间过渡腔室，内部加入中间过渡电解液；阳离子隔膜与负极之间形成负极腔室，内部加入负极电解液，最后进行固定组装得到锌-聚合物二次水系电池。

对于锌负极而言，在碱性电解液中加入LiCl后，由于阳离子Li⁺具有良好吸附性，抑制欠电位析氢，可以在锌表面生成保护层，有效缓解碱性电解液中锌负极的变形和腐蚀。同时，Cl^-则有助于降低极化，增强离子运输。如图4所示的Tafel曲线，加入LiCl后，KOH和LiOH体系电位正移。

本发明利用解耦原理将正极、负极用离子膜隔开，使其分别在酸性、碱性电解液中进行充放电，有效抑制水溶液HER以及OER副作用，使器件放电平台达到1.9 V，最大电压窗口达到2.5 V，如图2（a）-图2（d）所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池，其特征在于，包括壳体、正极、负极、阳离子隔膜、阴离子隔膜、正极电解液、负极电解液和中间过渡电解液，其中，

所述正极与所述负极之间依次布置所述阴离子隔膜和所述阳离子隔膜，形成三室结构，其中，所述正极与所述阴离子隔膜之间形成正极腔室，内部为正极电解液；所述阴离子隔膜和所述阳离子隔膜之间形成中间过渡腔室，内部为中间过渡电解液；所述阳离子隔膜与所述负极之间形成负极腔室，内部为负极电解液；

所述正极以多孔活性炭粉为基底，采用循环伏安法将1,4-苯醌，2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌，2,5-二羟基-1,4-苯醌中的任意一种电沉积于基底上，制备聚合物正极；所述负极为锌，采用高纯锌片，锌粉与氧化锌混合物，三维锌泡沫或锌合金；

所述正极电解液为硫酸，磷酸或四氟硼酸中的一种或两种以上的混合液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温正极电解液，得到耐低温正极电解液；

所述负极电解液为氢氧化钾，氢氧化锂中的一种或两种的混合液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温负极电解液，得到耐低温负极电解液；

所述中间过渡电解液为硫酸钾，硫酸锂，四氟硼酸锂，四氟硼酸钾中的一种或两种以上的混合液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到中间过渡电解液，得到耐低温中间过渡电解液。

2.一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备聚合物正极：

S1-1：将导电碳纤维布在2 M硝酸溶液进行活化处理，然后用去离子水洗至中性，60℃烘干后作为集流体待用；

S1-2：将高比表面积多孔活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯依照质量比7:2:1分散于N-甲基吡咯烷酮中搅拌，混合均匀后得到碳粉浆料；

S1-3：将步骤S1-2得到的碳粉浆料均匀涂覆于步骤S1-1处理后的碳纤维布上，后将其置于120℃真空烘箱中，烘干12小时后得到活性炭基底；

S1-4：将1,4-苯醌，2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌，2,5-二羟基-1,4-苯醌中任意一种，溶解于2 M硫酸水溶液中，配制成浓度范围为0.01M ~ 0.07 M的母体溶液，用于后续的电化学聚合；

S1-5：采用三电极体系，以步骤S1-4中的溶液作为电解液，活性炭基底作为工作电极，铂片作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，利用循环伏安法在扫描速率为5 - 30 mV/s范围进行电化学聚合；

S2：配制耐低温电解液：

S2-1：配制正极电解液：将硫酸，磷酸，或者四氟硼酸中的任意一种或者两种以上混合加入去离子水中，浓度范围为1 M~4 M，作为常温正极电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温正极电解液，其浓度范围为3 M~ 6 M，得到正极电解液；

S2-2：配制负极电解液：首先将氢氧化钾或者氢氧化锂或两种的混合液溶解于去离子水中，配制成浓度范围为1 M ~ 6 M溶液，称取乙酸锌加入溶液中，乙酸锌浓度范围为0.01M~0.1 M，作为常温负极电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温负极电解液，其浓度范围为3 M~ 6 M，得到负极电解液；

S2-3：配制中间过渡电解液：将硫酸钾，硫酸锂，四氟硼酸锂或者四氟硼酸钾中的任意一种或者两种以上溶于去离子水中，配制成浓度范围为0.05 M~ 2 M溶液，作为常温中间过渡电解液，选取氯化锂作为无机添加剂，加入到常温中间过渡电解液，其浓度范围为3 M~ 6M，得到中间过渡电解液；

S3：三室结构电池组装：

S3-1：外壳采用聚四氟乙烯材质，将步骤S1中得到的基于活性炭基底的聚合物和锌片用铂电极夹连接，分别作为正极和负极；

S3-2：正极与负极之间依次布置阴离子隔膜和阳离子隔膜，形成三室结构，其中，正极与阴离子隔膜之间形成正极腔室，内部加入正极电解液；阴离子隔膜和阳离子隔膜之间形成中间过渡腔室，内部加入中间过渡电解液；阳离子隔膜与负极之间形成负极腔室，内部加入负极电解液，最后进行固定组装得到锌-聚合物二次水系电池。

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