[发明专利]一种锌离子电解液和电池

说明书

本发明公开了一种锌离子电解液和电池，属于电池技术领域。其中，所述电解液的电解质选自ZnCl₂O₈、ZnF₁₂P₂、Zn(TFSI)₂中的一种，所述电解液的溶剂选自DMC、PC、EMC、DEC和EC中的一种或多种。本发明还提供包含上述电解液的锌离子电池。利用本发明的制备的电池，具有较高的工作电压，解决了充放电过程中因为水的存在而导致的析氢问题，同时也改善了电池的寿命。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体地，涉及一种锌离子电解液和电池。

背景技术

锌离子电池属于二次锌基电池。锌离子电池通常以具有大隧道的α-MnO₂为正极，金属锌为负极，含Zn²⁺的中性水溶液为电解液。在锌离子电池中，Zn²⁺可以在金属锌负极的表面快速可逆的沉积和溶解，也可以在α-MnO₂隧道中可逆的嵌入或脱出。在电池反应中，正极材料α-MnO₂会发生结构变化，转变为尖晶石状的三价锰相(ZnMn₂O₄)、层状的二价锰相(Zn_xMnO₂)和隧道型的二价锰相(Zn_xMnO₂)。在放电完全后，这三种锰相是共存的。由此可见，锌离子电池的本质为Mn⁴⁺、Mn³⁺和Mn²⁺的相互转换过程，实现化学能与电能转变。

常规的锌离子电池是用水溶液加ZnSO₄等作为电解液。而锌电极由于放电会直接生成难溶性的ZnO或Zn(OH)₂等阳极产物覆盖在电极表面，影响锌的正常溶解，使锌电极反应表面积减少，电极失去活性变为“钝态”，因此存在较大的局限性。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面提供一种锌离子电解液，其中，所述电解液的电解质选自ZnCl₂O₈、ZnF₁₂P₂、Zn(TFSI)₂中的一种，所述电解液的溶剂选自DMC、PC、EMC、DEC和EC中的一种或多种。

在本发明的一些实施方案中，所述溶剂选自DMC、PC、EMC、DEC和EC中的两种或多种，进一步地，任意一种溶剂的体积比为2%~98%。

在本发明的一些实施方案中，所述电解质的浓度为0.5~10mol/L。

进一步地，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂选自Vc、PS、ES、FEC中的一种或多种。

在本发明的一些实施方案中，所述添加剂选自Vc、PS、ES、FEC中的两种或多种。进一步地，任意一种的添加剂的体积比为0.1%~50%。

本发明第二方面提供一种锌离子电池，由本发明第一方面任一所述的电解液、正极片、负极片和隔膜组成。

进一步地，所述正极片由正极片的活性物质涂覆在正极片的集流体上制备得到，所述负极片由负极片的活性物质涂覆在负极片集流体上制备得到。优选地，用于制备正极片的集流体和用于制备负极片的集流体相同。

在本发明的一些实施方案中，所述集流体为不锈钢网。

在本发明的另一些实施方案中，所述集流体由铝、镍、钛、铜、铁、铝、锌和铬中一种或多种金属制备而成。