CN113851331A - 一种锌离子凝胶电解质的制备方法 - Google Patents
一种锌离子凝胶电解质的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113851331A CN113851331A CN202111278416.6A CN202111278416A CN113851331A CN 113851331 A CN113851331 A CN 113851331A CN 202111278416 A CN202111278416 A CN 202111278416A CN 113851331 A CN113851331 A CN 113851331A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc
- solution
- gel electrolyte
- agar
- stirring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 67
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 claims abstract description 61
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims abstract description 57
- 239000008272 agar Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims abstract description 57
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims abstract description 57
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims abstract description 57
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 45
- -1 zinc salt compound Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 22
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 5
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 18
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 claims description 17
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 6
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZMLPZCGHASSGEA-UHFFFAOYSA-M zinc trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Zn+2].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F ZMLPZCGHASSGEA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- CITILBVTAYEWKR-UHFFFAOYSA-L zinc trifluoromethanesulfonate Substances [Zn+2].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F CITILBVTAYEWKR-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L zinc fluoride Chemical compound F[Zn]F BHHYHSUAOQUXJK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims description 3
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- WGKLIJDVPACLGG-UHFFFAOYSA-N trizinc diborate hydrate Chemical compound O.[Zn++].[Zn++].[Zn++].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] WGKLIJDVPACLGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RXBXBWBHKPGHIB-UHFFFAOYSA-L zinc;diperchlorate Chemical compound [Zn+2].[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O RXBXBWBHKPGHIB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 6
- 206010016807 Fluid retention Diseases 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000001785 acacia senegal l. willd gum Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- MCBJGMPSAOWHPZ-UHFFFAOYSA-N sulfo trifluoromethanesulfonate Chemical compound OS(=O)(=O)OS(=O)(=O)C(F)(F)F MCBJGMPSAOWHPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/56—Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提出了一种锌离子凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：(1)在锌盐化合物中加入明胶，恒温搅拌后得锌盐/明胶溶液；(2)取琼脂溶解于去离子水中，搅拌后得琼脂溶液；(3)将琼脂溶液与锌盐/明胶溶液混合，搅拌，超声处理去除气泡，继续搅拌，得混合溶液；(4)将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，冷藏后，浸泡至锌盐化合物中，得成品。本发明以明胶、锌盐化合物、琼脂和戊二醛为原料，制备的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器，具有更好的电化学性能，能够在1A·g‑1条件下实现10000+圈的循环，可保持库伦效率99％以上，并拥有良好的倍率性能；本发明提出的工艺流程或制备方法其流程简单，成本低，易于大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及电池电解质技术领域，特别涉及一种锌离子凝胶电解质的制备方法。
背景技术
锌离子杂化电容器由于其具有安全性高、成本低、能量密度和功率密度高、环境友好等优点，近年来引起了广泛的研究兴趣，特别是柔性锌离子杂化电容器被认为是快速发展的可穿戴电子产品最有前途的电源之一。然而，当使用传统的液体电解质用于柔性锌离子杂化电容器时，存在着严重的问题。第一，液体电解质在外界压力下会泄漏。第二，与液体电解质相关联的隔膜会在应变下从电极上分离。第三，当使用液体电解质时，阳极表面容易形成不规则、厚而尖锐的锌枝晶。第四，容易产生惰性副产物和发生析氢反应。第五，一些阴极材料会部分溶解在液体电解质中。这些因素将导致性能恶化甚至安全问题。因此，液体电解质不适用于柔性锌离子杂化电容器。而水凝胶电解质的出现可以解决液体电解质所面临的上述问题。在实际应用中，柔性储能设备在日常使用中还可能会出现较大的机械变形，包括弯曲、折叠、撞击、刺穿甚至撕裂等问题。
中国专利CN110336081B公开以聚乙烯醇、锌盐、锰盐、交联剂和氯化锂为原料，通过将电池隔膜依次浸入到聚乙烯醇混合溶液和凝固液中，得到一种锌离子电池的凝胶电解质；中国专利CN113437360A以ZnSO4·7H2O、Li2SO4和阿拉伯树胶为原料，经过加热搅拌和冷却后，得到一种用于锌电池的新型凝胶电解质。以上专利制备的锌离子凝胶电解质的循环使用寿命不能得到很好地保证，产品稳定性和安全性有待考量。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提出一种锌离子凝胶电解质的制备方法，解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种锌离子凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)在锌盐化合物中加入明胶，45-60℃恒温搅拌30-50min，得锌盐/明胶溶液；具体锌盐化合物浓度根据锌盐的溶解度和性能要求而定，一般控制在0.001-5M以内，能保证凝胶电解质的机械强度和电导率，超过一定浓度则会导致机械强度变差，太少则会导致电导率下降；作为优选的，2M硫酸锌或0.8M硫酸锌都可以很好地保证凝胶电解质的强度和电导率；同时，锌盐化合物与明胶混合搅拌时要控制一定的温度范围，温度超过60℃易导致变性，从而影响凝胶的强度；
(2)取琼脂溶解于去离子水中，搅拌后得琼脂溶液；琼脂还可以是先进行浸泡8-16h后，再溶解于去离子水中，搅拌后得琼脂溶液；
(3)将琼脂溶液与锌盐/明胶溶液混合，琼脂和明胶的质量比为1：0.02-0.5，琼脂溶液与锌盐/明胶溶液的混合可以增加超声处理，用于提升混合效果，一次搅拌后，微波超声处理使气泡集中在溶液上层后，沿器壁加入酒精或聚乙二醇去除表面的气泡，或还可以采用高频率50-70HZ的超声处理用于去除气泡；待气泡排除干净后，进行二次搅拌，得混合溶液；混合时间长可保证琼脂溶液与锌盐/明胶溶液混合均匀，使琼脂分子和明胶分子链交错，有助于增强凝胶的保水性能；
(4)将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，喷涂量为明胶和琼脂质量和的4-6％，-6～-2℃冷藏22-26h后，浸泡至锌盐化合物中，得锌离子凝胶电解质；喷涂戊二醛溶液并结合冷藏可使其凝胶表面发生交联，整体凝胶强度提高，还可保证凝胶电解质在干燥过程中不会出现由于应力的存在而发生卷曲，并保证了凝胶中多余水的蒸发。
进一步说明，锌盐化合物为硫酸锌、三氟甲基磺酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、高氯酸锌、乙酸锌、氟化锌、水合硼酸锌或二(三氟甲基磺酰)亚胺锌中的至少一种。
进一步说明，步骤(1)中，锌盐化合物与明胶的用量比为(4-5)mL：1g；加入的锌盐化合物溶液过多会导致凝胶强度过低。
进一步说明，步骤(2)中，搅拌的温度为75-95℃，搅拌时间为20-40min；琼脂混合时间越久，越有助于电导率提升，将琼脂溶解至粘稠状溶液有助于提高凝胶强度。
进一步说明，步骤(3)中，琼脂溶液与锌盐/明胶溶液的质量比为1：8-12，一定的配比可影响凝胶的强度。
进一步说明，步骤(3)中，一次搅拌的温度为40-60℃，搅拌时间为20-40min；二次搅拌的温度为40-60℃，搅拌时间为8-12min。
进一步说明，步骤(4)中，还可以包括将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，采用自然风干或加热烘干后，浸泡至锌盐化合物中，得锌离子凝胶电解质。
进一步说明，步骤(4)中，浸泡的时间为7-9h；浸泡时间需要长使得凝胶内外部形成稳定的盐浓度平衡。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明以明胶、锌盐化合物、琼脂和戊二醛为原料，采用分步制备锌盐/明胶溶液和琼脂溶液，并结合戊二醛溶液，同时控制琼脂和明胶的质量比为，以及戊二醛溶液喷涂量为明胶与琼脂质量和的4-6％，制备得到的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器，具有更好的电化学性能，能够在1A·g-1条件下实现10000+圈的循环，可保持库伦效率99％以上，并拥有良好的倍率性能；本发明提出的工艺流程或制备方法其流程简单，成本低，易于大规模的生产和推广。
(2)另外，本发明通过控制一定的明胶和锌盐化合物的质量体积比，控制一定的琼脂溶液与锌盐/明胶溶液的质量比，结合特定的工艺，使制备得到的锌离子凝胶电解质，比现有的单一明胶凝胶电解质、琼脂电解质等拥有更好的保水率和具有更高的强度，并大幅度增加了锌离子杂化电容器的使用寿命和电容量，预防枝晶生长，极大地提高了产品的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的倍率性能图；
图2为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的库伦效率图；
图3为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质与单一明胶凝胶电解质的保水率图；
图4为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的长循环图；
图5为本发明实施例2的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的倍率性能图；
图6为本发明实施例2的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的库伦效率图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种锌离子凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)按用量比为4mL：1g，在2M硫酸锌中加入明胶，50℃恒温搅拌40min后，得硫酸锌/明胶溶液；
(2)取琼脂溶解于去离子水中，85℃搅拌30min，溶解至粘稠状溶液，得琼脂溶液；
(3)按质量比为1：10，将琼脂溶液与硫酸锌/明胶溶液混合，控制琼脂和明胶的质量比为1：0.11，50℃搅拌30min，超声处理使气泡集中在上层后，加入酒精去除表面气泡，继续以50℃搅拌10min，得混合溶液；
(4)将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，喷涂量为明胶和琼脂质量和的5％，-4℃冷藏24h后，将冷冻好的明胶-琼脂凝胶电解质裁成所需大小的圆片，浸泡至硫酸锌中8h，得锌离子凝胶电解质，取出安装电池。
如图1～4所示，图1为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的倍率性能图，由图中可知，其倍率性能优良；
图2为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的库伦效率图，由图中可知，其库伦效率始终维持在99％以上；
图3为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质与单一明胶凝胶电解质的保水率图，由图中可知，加入琼脂的明胶电解质保水率高于单纯明胶电解质；
图4为本发明实施例1的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的长循环图，由图中可知，其实现了10000+圈的长循环，电容容量为160F/g左右。
实施例2
一种锌离子凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)按用量比为5mL：1g，在2M氯化锌中加入明胶，50℃恒温搅拌40min后，得氯化锌/明胶溶液；
(2)取琼脂溶解于去离子水中，85℃搅拌30min后，得琼脂溶液；
(3)按质量比为1：10，将琼脂溶液与氯化锌/明胶溶液混合，控制琼脂和明胶的质量比为1：0.1，50℃搅拌30min，超声处理使气泡集中在上层后，加入聚乙二醇去除气泡，继续以50℃搅拌10min，得混合溶液；
(4)将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，喷涂量为明胶和琼脂质量和的5％，-4℃冷藏24h后，将冷冻好的明胶-琼脂凝胶电解质裁成所需大小的圆片，浸泡至氯化锌中8h，得锌离子凝胶电解质，取出安装电池。
如图5～6所示，图5为本发明实施例2的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的倍率性能图，由图中可知，其倍率性能优良；
图6为本发明实施例2的锌离子凝胶电解质组成的无负极锌离子杂化电容器的库伦效率图，由图中可知，其库伦效率始终维持在99％以上。
实施例3
一种锌离子凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)按用量比为4mL：1g，在2M三氟甲基磺酸锌中加入明胶，45℃恒温搅拌30min后，得三氟甲基磺酸锌/明胶溶液；
(2)取琼脂溶解于去离子水中，75℃搅拌20min，溶解至粘稠状溶液，得琼脂溶液；
(3)按质量比为1：8，将琼脂溶液与硫三氟甲基磺酸锌/明胶溶液混合，控制琼脂和明胶的质量比为1：0.08，40℃搅拌20min，超声处理使气泡集中在上层后，加入酒精去除表面气泡，继续以40℃搅拌8min，得混合溶液；
(4)将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，喷涂量为明胶和琼脂质量和的4％，-6℃冷藏22h后，将冷冻好的明胶-琼脂凝胶电解质裁成所需大小的圆片，浸泡至三氟甲基磺酸锌中7h，得锌离子凝胶电解质，取出安装电池。
实验测试电化学性能，其倍率性能优良，库伦效率在99％以上，循环圈数可达10000+圈。
实施例4
一种锌离子凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)按用量比为4mL：1g，在0.8M硫酸锌中加入明胶，60℃恒温搅拌50min后，得乙酸锌/明胶溶液；
(2)取琼脂溶解于去离子水中，85℃搅拌40min，溶解至粘稠状溶液，得琼脂溶液；
(3)按质量比为1：12，将琼脂溶液与硫酸锌/明胶溶液混合，控制琼脂和明胶的质量比为1：0.07，60℃搅拌40min，超声处理使气泡集中在上层后，加入酒精去除表面气泡，继续以60℃搅拌12min，得混合溶液；
(4)将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，喷涂量为明胶和琼脂质量和的6％，-2℃冷藏26h后，将冷冻好的明胶-琼脂凝胶电解质裁成所需大小的圆片，浸泡至硫酸锌中9h，得锌离子凝胶电解质，取出安装电池。
实验测试电化学性能，其倍率性能优良，库伦效率在99％以上，循环圈数可达10000+圈。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：步骤(3)中，按质量比为1：15，将琼脂溶液与硫酸锌/明胶溶液混合，控制琼脂和明胶的质量比为1：1，50℃搅拌30min，超声处理使气泡集中在上层后，加入酒精去除表面气泡，继续以50℃搅拌10min，得混合溶液；其余步骤同实施例1。测得其库伦效率为88％，电容容量维持在100F/g左右。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：步骤(4)中，戊二醛溶液的喷涂量为明胶和琼脂质量和的10％，并以-10℃进行冷藏20h；其余步骤同实施例1。测得其库伦效率为92％，循环圈数为6000+圈。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：步骤(4)中，混合溶液表面未喷施戊二醛溶液，-4℃冷藏24h后浸泡至含硫酸锌和戊二醛的共混溶液中8h；其中，共混溶液中戊二醛的添加量为明胶和琼脂质量和的5％；其余步骤同实施例1。测得其循环圈数为6000+圈。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在锌盐化合物中加入明胶，45-60℃恒温搅拌30-50min，得锌盐/明胶溶液；
(2)取琼脂溶解于去离子水中，搅拌后得琼脂溶液；
(3)将琼脂溶液与锌盐/明胶溶液混合，琼脂和明胶的质量比为1：0.02-0.5，一次搅拌后，微波超声使气泡集中，去除气泡后，进行二次搅拌，得混合溶液；
(4)将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，喷涂量为明胶与琼脂质量和的4-6％，-6～-2℃冷藏22-26h后，浸泡至锌盐化合物中，得锌离子凝胶电解质。
2.根据权利要求1的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述锌盐化合物为硫酸锌、三氟甲基磺酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、高氯酸锌、乙酸锌、氟化锌、水合硼酸锌或二(三氟甲基磺酰)亚胺锌中的至少一种。
3.根据权利要求2的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锌盐化合物选用2M硫酸锌或0.8M硫酸锌。
4.根据权利要求1的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锌盐化合物与明胶的用量比为(4-5)mL：1g；所述锌盐化合物的浓度为0.001-5M。
5.根据权利要求1的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述琼脂还可以包括先浸泡8-16h，再加入去离子水溶解，搅拌得琼脂溶液；步骤(2)中，所述搅拌的温度为75-95℃，搅拌时间为20-40min。
6.根据权利要求1的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述琼脂溶液与锌盐/明胶溶液的质量比为1：8-12。
7.根据权利要求1的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述一次搅拌的温度为40-60℃，搅拌时间为20-40min；所述二次搅拌的温度为40-60℃，搅拌时间为8-12min；所述去除气泡为加入酒精或聚乙二醇中的一种去除气泡，或采用50-70HZ超声处理去除气泡。
8.根据权利要求1的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，包括将混合溶液倒入模具中，表面喷涂戊二醛溶液，采用自然风干或加热烘干后，浸泡至锌盐化合物中，得锌离子凝胶电解质。
9.根据权利要求1的一种锌离子凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述浸泡的时间为7-9h。
10.根据权利要求1～9的一种锌离子凝胶电解质的制备方法制备得到的锌离子凝胶电解质。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111278416.6A CN113851331B (zh) | 2021-10-30 | 2021-10-30 | 一种锌离子凝胶电解质的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111278416.6A CN113851331B (zh) | 2021-10-30 | 2021-10-30 | 一种锌离子凝胶电解质的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113851331A true CN113851331A (zh) | 2021-12-28 |
| CN113851331B CN113851331B (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=78983811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111278416.6A Active CN113851331B (zh) | 2021-10-30 | 2021-10-30 | 一种锌离子凝胶电解质的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113851331B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166008A (en) * | 1988-03-31 | 1992-11-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Polymer gel-coated conductor, method of producing the same, and electric cell making use of the same |
| CN105161315A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-16 | 中国科学院电工研究所 | 一种水凝胶电解质薄膜及其制备方法和用途 |
| CN109994322A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-07-09 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种电池型超级电容器及其用途 |
| CN112820951A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-18 | 郑州大学 | 一种含木质素和明胶复配型添加剂的电解液及使用该电解液的水系锌离子电池 |
| CN113097575A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-07-09 | 江苏师范大学 | 一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法 |
-
2021
- 2021-10-30 CN CN202111278416.6A patent/CN113851331B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166008A (en) * | 1988-03-31 | 1992-11-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Polymer gel-coated conductor, method of producing the same, and electric cell making use of the same |
| CN105161315A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-16 | 中国科学院电工研究所 | 一种水凝胶电解质薄膜及其制备方法和用途 |
| CN109994322A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-07-09 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种电池型超级电容器及其用途 |
| CN112820951A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-18 | 郑州大学 | 一种含木质素和明胶复配型添加剂的电解液及使用该电解液的水系锌离子电池 |
| CN113097575A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-07-09 | 江苏师范大学 | 一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JOSÉ A.AVILA-NINO,ET AL.: ""Flexible and transparent capacitors based on gel-type natural polymers"", 《J APPL POLYM SCI.》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113851331B (zh) | 2023-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101600685B1 (ko) | 리튬이온전지 양극재료의 개질방법 | |
| CN110148781A (zh) | 一种离子液体凝胶电解质、其制备方法和应用 | |
| WO2015134000A1 (en) | Acrylamide-based conductive compounds, and methods of preparation and uses thereof | |
| CN104538604B (zh) | 一种镍锰酸锂正极材料的表面改性方法 | |
| CN113097575A (zh) | 一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法 | |
| CN105119012A (zh) | 一种锂离子电池用凝胶聚合物电解质及其制备方法 | |
| CN105024050B (zh) | 一种用于钠离子电池的硒化铋/碳纳米纤维负极复合材料及其制备方法 | |
| CN112510255A (zh) | 一种锌基电池的凝胶电解质及其制备和应用 | |
| CN113851331B (zh) | 一种锌离子凝胶电解质的制备方法 | |
| CN108063241B (zh) | 抑制锂金属表面产生锂枝晶的方法 | |
| CN104037416A (zh) | 三维褶皱石墨烯自修复包覆硫化镍结构电极的制备方法 | |
| CN111446509B (zh) | 用于二次锌离子电池的电解液和凝胶电解质及其制备方法 | |
| CN104157904A (zh) | 用于凝胶聚合物电解质的聚合物、凝胶聚合物电解质及其制备方法 | |
| EP2868689A1 (en) | Method for preparing polyacrylonitrile-methyl methacrylate gel electrolyte film, corresponding electrolyte and preparation method thereof | |
| CN112768733A (zh) | 一种提高液流电池传输性能的方法及液流电池 | |
| CN104852084A (zh) | 一种锂离子电池聚合物电解质的制备方法 | |
| CN106981639A (zh) | 一种有机盐包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法 | |
| CN105406035A (zh) | 一种正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体的制备方法 | |
| CN114122534B (zh) | 一种抗锌枝晶的固态锌基电池电解质及其制备方法 | |
| CN115566268A (zh) | 一种腈类聚合物固态电解质及其制备方法和应用 | |
| CN116130584A (zh) | 一种带有固态聚合物防护涂层的钠金属负极及其制备方法、包含该负极的电池 | |
| CN114566705A (zh) | 一种锂金属电池的聚合物固态电解质制备方法 | |
| CN112820554B (zh) | 镍钴氢氧化物复合材料及其制备方法和超级电容器 | |
| CN110212223A (zh) | 一种四元电解质凝胶聚合物电解液的制备方法及其应用 | |
| CN110098390A (zh) | 一种室温钠硫电池正极材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |