CN114094208A - 用于水系锌离子电池的电解液和水系锌离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于水系锌离子电池的电解液和水系锌离子电池。该电解液包括含锌离子盐、磺酸内酯类添加剂和水。由此，电解液中锌离子盐中的Zn2+与磺酸内酯类添加剂中的磺酸基团发生配位作用进而改变Zn2+的溶剂化结构，促进Zn2+溶解/沉积的可逆性，提高了水系锌离子电池的循环性能，同时磺酸内酯类添加剂中含有的磺酸基团有助于磺酸内酯类添加剂分子吸附在锌负极表面，从而阻隔了水溶液与锌负极之间的相互作用，抑制了锌负极的副反应的发生，另外磺酸内酯类添加剂在Zn2+形核位点的吸附，抑制了Zn2+向有利于枝晶生成的位点的聚集，抑制了锌负极上枝晶的生长，进而降低了电池内部发生短路的危险。由此，该水系锌离子电池具有较高的循环性能和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体地，涉及用于水系锌离子电池的电解液和水系锌离子电池。
背景技术
水系锌离子电池以金属锌作为负极，包括Zn-空气电池，Zn-Mn电池，Zn-Ni电池等，其中，金属锌具有低廉的价格、高能量密度(5855mAh/cm3)、安全性优异，环境友好等特征，受到了广泛的关注和研究。但是，金属锌在水系电解液中的存在严重的枝晶生长，枝晶的生长会刺穿电池内部的隔膜，造成电池内部的短路，也会存在腐蚀、析氢等问题，其中，副反应的发生降低了锌负极的库伦效率，严重限制了这类电池在各个领域的应用。
因而，目前用于水系锌离子电池的电解液的性能仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于水系锌离子电池的电解液和水系锌离子电池。采用该组成的电解液可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于水系锌离子电池的电解液。根据本发明的实施例，该电解液包括含锌离子盐、磺酸内酯类添加剂和水。
由此，该组成的电解液中锌离子盐中的Zn2+与磺酸内酯类添加剂中的磺酸基团发生配位作用进而改变Zn2+的溶剂化结构，促进Zn2+溶解/沉积的可逆性，提高了水系锌离子电池的循环性能，同时磺酸内酯类添加剂中含有的磺酸基团有助于磺酸内酯类添加剂分子吸附在锌负极表面，从而阻隔了水溶液与锌负极之间的相互作用，抑制了锌负极的副反应的发生，另外磺酸内酯类添加剂在Zn2+形核位点的吸附，抑制了Zn2+向有利于枝晶生成的位点的聚集，抑制了锌负极上枝晶的生长，进而降低了电池内部发生短路的危险。由此，采用本申请组成的电解液可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
另外，本发明上述实施例的用于水系锌离子电池的电解液还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物、1,2-氧硫杂环己二烯和2,4-丁烷磺内酯中的至少之一。由此，可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
根据本发明的实施例，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物和1,2-氧硫杂环己二烯中的至少两种。由此，可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
根据本发明的实施例，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物。由此，可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
根据本发明的实施例，所述磺酸内酯类添加剂包括1,4-丁磺酸内酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯；任选地，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯和1,2-氧硫杂环己二烯。由此，可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
根据本发明的实施例，所述电解液中所述磺酸内酯类添加剂的浓度不高于1wt％。由此，可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
根据本发明的实施例，所述含锌离子盐包括氯化锌、四氟硼酸锌、高氯酸锌、三氟甲烷磺酸锌、硫酸锌、硝酸锌、草酸锌、苯磺酸锌、对甲苯磺酸锌和异辛酸锌中的至少之一，优选硫酸锌。
根据本发明的实施例，所述电解液中锌离子浓度为0.1～2.5mol/L。
根据本发明的实施例，上述电解液进一步包括第二离子，所述第二离子包括锰离子、钠离子、钾离子、锂离子和镁离子中的至少之一。
根据本发明的实施例，所述电解液中所述第二离子的浓度为0.1～1.8mol/L。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种水系锌离子电池。根据本发明的实施例，所述水系锌离子电池具有前面所述的电解液。由此，该水系锌离子电池通过使用上述组成的电解液，电解液中锌离子盐中的Zn2+与磺酸内酯类添加剂中的磺酸基团发生配位作用进而改变Zn2+的溶剂化结构，促进Zn2+溶解/沉积的可逆性，提高了水系锌离子电池的循环性能，同时磺酸内酯类添加剂中含有的磺酸基团有助于磺酸内酯类添加剂分子吸附在锌负极表面，从而阻隔了水溶液与锌负极之间的相互作用，抑制了锌负极的副反应的发生，另外磺酸内酯类添加剂在Zn2+形核位点的吸附，抑制了Zn2+向有利于枝晶生成的位点的聚集，抑制了锌负极上枝晶的生长，进而降低了电池内部发生短路的危险。由此，该水系锌离子电池具有较高的循环性能和安全性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的1,3-丙烷磺内酯的结构图；
图2是本发明一个实施例的1,4-丁磺酸内酯的结构图；
图3是本发明一个实施例的丙烯基-1,3-磺酸内酯的结构图；
图4是本发明一个实施例的4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物的结构图；
图5是本发明一个实施例的1,2-氧硫杂环己二烯的结构图；
图6是本发明一个实施例的2,4-丁烷磺内酯的结构图；
图7是本发明实施例1制备的水系锌离子电池测试得到的电压-时间曲线；
图8是本发明实施例2制备的水系锌离子电池测试得到的电压-时间曲线；
图9是本发明实施例3制备的水系锌离子电池测试得到的电压-时间曲线；
图10是本发明实施例4制备的水系锌离子电池测试得到的电压-时间曲线；
图11是本发明实施例5制备的水系锌离子电池测试得到的电压-时间曲线；
图12是本发明实施例6制备的水系锌离子电池测试得到的电压-时间曲线；
图13是本发明对比例制备的水系锌离子电池测试得到的电压-时间曲线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明是基于以下问题提出的：
目前，现有关于水系锌离子电池的研究中，主要对负极表面涂层改性、负极几何结构改性、电解液添加剂改性等技术进行了大量的研究。其中，负极表面涂层改性和负极几何结构改性的工艺要求高，操作较困难，限制了其大规模的应用；盐包水技术可以降低水分子和Zn2+之间的相互作用，抑制水分解，但是盐包水技术存在成本高、电解液粘度提高等问题，降低了离子迁移率。另外，上述方法只适用于较低的面容量(＜1mAh/cm2)，对于较高的面容量则无显著作用。
为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于水系锌离子电池的电解液。根据本发明的实施例，该电解液包括含锌离子盐、磺酸内酯类添加剂和水。
发明人发现，一方面，从锌离子的溶剂化角度来看，该电解液中锌离子盐中的Zn2+与磺酸内酯类添加剂中的磺酸基团发生配位作用，进而改变Zn2+的溶剂化结构，使得Zn2+嵌入脱嵌反应具有更高的电化学可逆性，提高了水系锌离子电池的循环性能；另一方面，磺酸基团有利于磺酸内酯类添加剂吸附在锌负极的表面，在一定程度上阻隔了水溶液与锌负极之间的相互作用，进而抑制了锌负极的副反应的发生，显著提高了锌负极的使用寿命和Zn2+沉积/析出的库伦效率；再一方面，磺酸内酯类添加剂在Zn2+形核位点的吸附，抑制了Zn2+向有利于枝晶生成的位点的聚集，从而抑制了枝晶的生长，降低了电池内部发生短路的危险，提高了水系锌离子电池的安全性。由此，本申请组成的电解液可以提高水系锌离子电池的循环性能和安全性。
根据本发明的实施例，上述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯(参照图1理解)、1,4-丁磺酸内酯(参照图2理解)、丙烯基-1,3-磺酸内酯(参照图3理解)、4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物(参照图4理解)、1,2-氧硫杂环己二烯(参照图5理解)和2,4-丁烷磺内酯(参照图6理解)中的至少之一，由此，该类磺酸内酯类添加剂上的磺酸基团更有利于磺酸内酯类添加剂吸附在锌负极的表面，更好地阻隔了水溶液与锌负极之间的相互作用，进而进一步抑制了锌负极的副反应的发生，进一步提高锌负极的使用寿命和Zn2+沉积/析出的库伦效率。
根据本发明的实施例，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物和1,2-氧硫杂环己二烯中的至少两种，例如可以是1,3-丙烷磺内酯和1,4-丁磺酸内酯，1,3-丙烷磺内酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯，1,3-丙烷磺内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物，1,3-丙烷磺内酯和1,2-氧硫杂环己二烯，1,4-丁磺酸内酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯，1,4-丁磺酸内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物，1,4-丁磺酸内酯和1,2-氧硫杂环己二烯，丙烯基-1,3-磺酸内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物，丙烯基-1,3-磺酸内酯和1,2-氧硫杂环己二烯，4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物和1,2-氧硫杂环己二烯。发明人发现，相比于磺酸内酯类添加剂仅包括一种含有磺酸基团的化合物而言，磺酸内酯类添加剂包括至少两种含有磺酸基团的化合物时，两种磺酸内酯类添加剂的磺酸基团可以发生协同作用，并结合了不同组分的磺酸内酯类添加剂的优点，相对于单一的磺酸酯类添加剂而言，能更有利于磺酸内酯类添加剂吸附在锌负极的表面，更好地阻隔了水溶液与锌负极之间的相互作用，进而进一步抑制了锌负极的副反应的发生，进一步提高锌负极的使用寿命和Zn2+沉积/析出的库伦效率，也能够进一步降低电池内部发生短路的危险，从而更好地提高水系锌离子电池的安全性。优选地，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物。
根据本发明的实施例，上述电解液中所述磺酸内酯类添加剂的浓度不高于1wt％，具体可以是0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.9wt％、1wt％等。发明人发现，若磺酸内酯类添加剂的浓度过高时，磺酸内酯类添加剂中的磺酸基团过多，导致磺酸基团不能全部与锌离子盐中的Zn2+发生配位作用，使得电解液中游离的磺酸基团过多，从而影响水系锌离子电池的循环性能。由此，当所述磺酸内酯类添加剂的浓度不高于1wt％时，可以进一步使得Zn2+嵌入脱嵌反应具有更高的电化学可逆性，从而进一步提高水系锌离子电池的循环性能。
根据本发明的实施例，上述含锌离子盐的具体类型并不受特别限制，只要能提供游离Zn2+即可，例如本申请含锌离子盐包括但不限于氯化锌、四氟硼酸锌、高氯酸锌、三氟甲烷磺酸锌、硫酸锌、硝酸锌、草酸锌、苯磺酸锌、对甲苯磺酸锌和异辛酸锌中的至少之一，优选硫酸锌。由此，可以进一步使得Zn2+嵌入脱嵌反应具有更高的电化学可逆性，从而进一步提高水系锌离子电池的循环性能。
根据本发明的实施例，所述电解液中锌离子浓度为0.1～2.5mol/L，具体可以是0.1mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.7mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L等，由此，可以进一步使得Zn2+嵌入脱嵌反应具有更高的电化学可逆性，从而进一步提高水系锌离子电池的循环性能。
根据本发明的实施例，上述电解液进一步包括第二离子，所述第二离子包括锰离子、钠离子、钾离子、锂离子和镁离子中的至少之一。发明人发现，电解液包括第二离子时可以提高正极材料的结构稳定性，辅助提高阳离子(Zn2+)嵌入/脱嵌的可逆性。进一步地，上述电解液中所述第二离子的浓度为0.1～1.8mol/L，具体可以是0.1mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、1.0mol/L、1.3mol/L、1.5mol/L、1.7mol/L、1.8mol/L等。发明人发现，若电解质中第二离子的浓度过高，在充放电过程中会导致电解质的主盐析出，增加Zn2+嵌入脱嵌时的内阻；而若电解质第二离子的浓度过低，正极材料的结构稳定性可能会受到影响，从而影响正极材料的循环性能。由此，电解液中所述第二离子的浓度处于上述范围内，一方面有利于提高电池的循环性能；另一方面可以避免电解质的主盐析出。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种水系锌离子电池。根据本发明的实施例，所述水系锌离子电池具有前面所述的电解液。由此，该水系锌离子电池的电化学性能好，使用寿命长，库伦效率高，循坏性能好。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要选择该水系锌离子电池中除水系锌离子电池电解液以外的其他组分，并且上述针对水系锌离子电池电解液描述的特征和优点同样适用于该水系锌离子电池，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
电池组装：铜箔作为正极，锌箔作为负极，隔膜为AGM隔膜。电解液包括锌离子盐、磺酸内酯类添加剂、水和含有锰离子的锰盐，其中，水作为溶剂，锌离子盐为硫酸锌，Zn2+浓度为1.8mol/L；锰盐为硫酸锰，Mn2+浓度为0.2mol/L；磺酸内酯类添加剂为1,3-丙烷磺内酯，磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.1wt％。
将AGM隔膜在上述电解液中充分浸泡后，装配正极铜箔、负极锌箔，组装水系锌离子电池。
实施例2
电池组装：将磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.1wt％更换为总电解液量的0.05wt％，其他同实施例1。
实施例3
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,4-丁磺酸内酯，其他同实施例1。
实施例4
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,4-丁磺酸内酯，磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.5wt％，其他同实施例1。
实施例5
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为丙烯基-1,3-磺酸内酯，磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.3wt％，其他同实施例1。
实施例6
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为丙烯基-1,3-磺酸内酯，磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.5wt％，其他同实施例1。
实施例7
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物，其他同实施例1。
实施例8
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物，磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.5wt％，其他同实施例1。
实施例9
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,2-氧硫杂环己二烯，其他同实施例1。
实施例10
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,2-氧硫杂环己二烯，磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.5wt％，其他同实施例1。
实施例11
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为2,4-丁烷磺内酯，其他同实施例1。
实施例12
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为2,4-丁烷磺内酯，磺酸内酯类添加剂的添加量为总电解液量的0.5wt％，其他同实施例1。
实施例13
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,3-丙烷磺内酯和1,4-丁磺酸内酯的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例14
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,3-丙烷磺内酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例15
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,3-丙烷磺内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例16
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,3-丙烷磺内酯和1,2-氧硫杂环己二烯的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例17
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,4-丁磺酸内酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例18
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,4-丁磺酸内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例19
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为1,4-丁磺酸内酯和1,2-氧硫杂环己二烯的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例20
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为丙烯基-1,3-磺酸内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例21
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为丙烯基-1,3-磺酸内酯和1,2-氧硫杂环己二烯的混合物，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例22
电池组装：将磺酸内酯类添加剂由1,3-丙烷磺内酯更换为4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物和1,2-氧硫杂环己二烯，磺酸内酯类添加剂的添加总量为总电解液量的0.1wt％，其他同实施例1。
实施例23
电池组装：将Zn2+浓度为1.8mol/L更换为Zn2+浓度为0.2mol/L，其他同实施例1。
实施例24
电池组装：将Mn2+浓度为0.2mol/L更换为Mn2+浓度为1.8mol/L，其他同实施例1。
对比例：
电池组装：铜箔作为正极，锌箔作为负极，隔膜为AGM隔膜。电解液包括锌离子盐、水和含有锰离子的锰盐，其中，水作为溶剂，锌离子盐为硫酸锌，Zn2+浓度为1.8mol/L；锰盐为硫酸锰，Mn2+浓度为0.2mol/L。
将AGM隔膜在上述电解液中充分浸泡后，装配正极铜箔、负极锌箔，组装水系锌离子电池。
分别按照下列方法对实施例1～24以及对比例制备的水系锌离子电池进行电池测试，测试方法如下：
将组装的水系锌离子电池于25℃环境下在2mA/cm2电流密度下的进行放电，并控制面容量为4mA/cm2，后充电至截至电压0.5V。
图7为实施例1测试得到的电压-时间曲线，图8为实施例2测试得到的电压-时间曲线，图9为实施例3测试得到的电压-时间曲线，图10为实施例4测试得到的电压-时间曲线，图11为实施例5测试得到的电压-时间曲线，图12为实施例6测试得到的电压-时间曲线，图13为对比例测试得到的电压-时间曲线。
实施例1-24以及对比例得到的水系锌离子电池的电池测试的测试结果见表1。
表1实施例1-24与对比例的水系锌离子电池的参数及性能测试结果
从表1的结果看出，对比例的电解液中没有添加磺酸内酯类添加剂，其负极运行寿命和平均库伦效率较低。而实施例1～24的电解液由于添加了磺酸内酯类添加剂，其负极运行寿命和平均库伦效率均显著提升。原因在于：该电解液中锌离子盐中的Zn2+与磺酸内酯类添加剂中的磺酸基团发生配位作用，进而改变Zn2+的溶剂化结构，使得Zn2+嵌入脱嵌反应具有更高的电化学可逆性，提高了水系锌离子电池的循环性能；另外，磺酸基团有利于磺酸内酯类添加剂吸附在锌负极的表面，在一定程度上阻隔了水溶液与锌负极之间的相互作用，进而抑制了锌负极的副反应的发生，显著提高了锌负极的使用寿命和库伦效率；而且，磺酸内酯类添加剂在Zn2+形核位点的吸附，抑制了Zn2+向有利于枝晶生成的位点的聚集，从而抑制了枝晶的生长，降低了电池内部发生短路的危险，提高了水系锌离子电池的安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种用于水系锌离子电池的电解液，其特征包括：含锌离子盐、磺酸内酯类添加剂和水。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物、1,2-氧硫杂环己二烯和2,4-丁烷磺内酯中的至少之一。
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物和1,2-氧硫杂环己二烯中的至少两种。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯和4-甲基-1,2-氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物；
任选地，所述磺酸内酯类添加剂包括1,4-丁磺酸内酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯；
任选地，所述磺酸内酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯和1,2-氧硫杂环己二烯。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中所述磺酸内酯类添加剂的浓度不高于1wt％。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含锌离子盐包括氯化锌、四氟硼酸锌、高氯酸锌、三氟甲烷磺酸锌、硫酸锌、硝酸锌、草酸锌、苯磺酸锌、对甲苯磺酸锌和异辛酸锌中的至少之一，优选硫酸锌。
7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述电解液中锌离子浓度为0.1～2.5mol/L。
8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，进一步包括第二离子，所述第二离子包括锰离子、钠离子、钾离子、锂离子和镁离子中的至少之一。
9.根据权利要求8所述的电解液，其特征在于，所述电解液中所述第二离子的浓度为0.1～1.8mol/L。
10.一种水系锌离子电池，其特征在于，所述水系锌离子电池具有权利要求1-9中任一项所述的电解液。
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