环烷基氨基磺酸钠的应用及水系锌离子电解液和电池

技术领域

本申请属于电化学技术领域，尤其涉及一种环烷基氨基磺酸钠的应用，以及一种水系锌离子电解液和水系锌离子电池。

背景技术

水系锌离子电池(ZIBs)通常是以金属锌作为负极，以含锌离子的水溶液作为电解液。采用锌作为负极材料，具备高理论比容量和高体积容量密度以及具有丰富的储存量、成本低、毒性小等优点。ZIBs采用水性电解液，相对于有机电解液，极大地减少了火灾和爆炸的风险，提高了电池的整体安全性。

但是，由于水的特性，ZIBs的电化学窗口受到限制，通常不超过2.0V，从而制约了电池的输出电压和能量密度。此外，水系锌离子电解液中的活性水分子与电极之间可能发生副反应，降低了电池的性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种环烷基氨基磺酸钠的应用，以及一种环烷基氨基磺酸钠应用的水系锌离子电解液和水系锌离子电池，旨在解决现有的水系锌离子电池性能不足的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种如下式Ⅰ所示的环烷基氨基磺酸钠作为水系锌离子电解液添加剂的应用；

其中，R为3～8个碳原子的环烷基。

在第一方面的其中一个实施例中，R为环己烷基。

第二方面，本申请提供一种水系锌离子电解液，包括可溶性锌盐、水以及如下式Ⅰ所示的环烷基氨基磺酸钠；

其中，R为3～8个碳原子的环烷基。

在第二方面的其中一个实施例中，R为环己烷基。

在第二方面的其中一个实施例中，所述环烷基氨基磺酸钠的浓度为0.1mol/L～0.4mol/L。

在第二方面的其中一个实施例中，所述环烷基氨基磺酸钠的浓度为0.1mol/L～0.15mol/L。在第二方面的其中一个实施例中，所述环烷基氨基磺酸钠的浓度为0.15mol/L～0.25mol/L。在第二方面的其中一个实施例中，所述环烷基氨基磺酸钠的浓度为0.25mol/L～0.35mol/L。

在第二方面的其中一个实施例中，所述环烷基氨基磺酸钠的浓度为0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L或0.4mol/L。

在第二方面的其中一个实施例中，所述可溶性锌盐的浓度为1mol/L～3mol/L。

在第二方面的其中一个实施例中，所述可溶性锌盐的浓度为2mol/L。在第二方面的其中一个实施例中，所述可溶性锌盐的浓度为1mol/L～1.5mol/L。在第二方面的其中一个实施例中，所述可溶性锌盐的浓度为1.5mol/L～2.5mol/L。在第二方面的其中一个实施例中，所述可溶性锌盐的浓度为2.5mol/L～3mol/L。

在第二方面的其中一个实施例中，所述可溶性锌盐包括硫酸锌、氯化锌、溴化锌、乙酸锌、三氟甲烷磺酸锌及其水合物中的至少一种。在第二方面的其中一个实施例中，所述可溶性锌盐为硫酸锌。

第三方面，本申请提供一种水系锌离子电解液的制备方法，包括以下步骤：

称取如上所述的水系锌离子电解液的组份原料；

将所述可溶性锌盐、所述水以及所述环烷基氨基磺酸钠混料处理，得到水系锌离子电解液。

在第三方面的其中一个实施例中，所述混料处理步骤中，先将所述可溶性锌盐与所述水进行搅拌混合，后加入所述环烷基氨基磺酸钠进行搅拌混合。

第四方面，本申请提供一种水系锌离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及如上所述的水系锌离子电解液和/或如上所述的水系锌离子电解液的制备方法制备得到的水系锌离子电解液。

本申请第一方面提供的环烷基氨基磺酸钠作为水系锌离子电解液添加剂的应用，将环烷基氨基磺酸钠作为添加剂应用于水系锌离子电解液中，由于环烷基氨基磺酸钠分子的电子云密度要明显大于水分子的电子云密度，电子云密度大的分子更容易吸附在金属表面，因而在水系锌离子电池中，与水系锌离子电解液在锌负极形成的富水层相比，加入了环烷基氨基磺酸钠的水系锌离子电解液与锌负极界面间形成了贫水层，有利于减少锌负极表面的腐蚀和副产物的产生；此外，环烷基氨基磺酸钠分子由于极性大，将其作为添加剂加入至水系锌离子电解液中，有利于改善水系锌离子电解液的亲锌性，从而改善水系锌离子电解液的例子传输性能。因此，将环烷基氨基磺酸钠应用于水系锌离子电解液添加剂，能提高水系锌离子电解液的性能，将该水系锌离子电解液应用于水系锌离子电池中，进而能提高水系锌离子电池的性能。

本申请第二方面提供的水系锌离子电解液，采用环烷基氨基磺酸钠作为添加剂添加至可溶性锌盐溶液中，一方面改善了水系锌离子电解液的亲锌性，从而改善了水系锌离子电解液的离子传输性能，另一方面降低了水分子的活性，减少了氢气的产生，从而提高了水系锌离子电解液的稳定性，将本申请提供的水系锌离子电解液应用在水系锌离子电池中，从而能提高水系锌离子电池的性能。

本申请第三方面提供的水系锌离子电解液的制备方法，步骤简单，易于实现上述的水系锌离子电解液的制备。

本申请提供的水系锌离子电池，采用了本申请提供的水系锌离子电解液，减少了锌负极表面的腐蚀和副产物的产生，同时也改善了锌负极的析氢反应，提高了水系锌离子电池的循环寿命和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例2和对比例1的电解液在锌负极表面0s和120s的接触角图；

图2为锌电极在实施例2和对比例1所制备的电解液的电化学析氢反应曲线图；

图3为锌电极在实施例2和对比例1所制备的电解液的计时电流曲线图；

图4为实施例2和对比例1分别组装的电池充放电循环3圈后的锌负极以及空白锌片在5～30°的XRD图；

图5为实施例2和对比例1分别组装的Zn//Cu非对称电池在1mA cm-

图6为实施例2和对比例1的Zn//Zn对称电池在2mA cm

图7为实施例2和对比例1的Zn//Zn对称电池在5mA cm

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

本申请实施例第一方面提供一种如下式Ⅰ所示的环烷基氨基磺酸钠作为水系锌离子电解液添加剂的应用；

其中，R为3～8个碳原子的环烷基。

由上述的环烷基氨基磺酸钠的分子式可以看出，环烷基氨基磺酸钠分子具有氨基基团，该氨基在水系锌离子电解液中具双重作用，一方面能够将锌离子溶剂化壳结构中水含量减少，进入到溶剂化壳中；另一方面，环烷基氨基磺酸钠分子中的氨基能够与活性水分子重组氢键网络，降低水分子的活性，从而有利于水系锌离子电解液的稳定，减少氢气的产生。

此外，环烷基氨基磺酸钠分子的电子云密度要明显大于水分子的电子云密度，由于电子云密度大的分子更容易吸附在金属表面，因而在水系锌离子电池中，与水系锌离子电解液在锌负极形成的富水层相比，加入了环烷基氨基磺酸钠的水系锌离子电解液与锌负极界面间形成了贫水层，有利于减少锌负极表面的腐蚀和副产品的产生。

再者，利用环烷基氨基磺酸钠分子的极性大的特点，将其加入到水系锌离子电解液中，有利于改善水系锌离子电解液的亲锌性，从而改善水系锌离子电解液的离子传输性能。

本申请提供的一种环烷基氨基磺酸钠作为水系锌离子电解液添加剂的应用，与现有技术相比，环烷基氨基磺酸钠作为添加剂添加至水系锌离子电解液中，能够改善水系锌离子电解液在水系锌离子电池中的性能，改善锌负极的腐蚀和析氢等副反应的发生，进而提高水系锌离子电池的循环寿命和循环稳定性。

在一些实施例中，R为环己烷基。也即是，R为6个碳原子的环烷基。此时环烷基氨基磺酸钠具体为环己烷氨基磺酸钠。

环己烷氨基磺酸钠本身是作为食品领域中的添加剂，具有无毒无污染的优点，并且价格低廉，能以较低的成本改善水系锌离子电解液的性能。

本申请实施例第二方面提供一种水系锌离子电解液，可溶性锌盐、水以及如下式Ⅰ所示的环烷基氨基磺酸钠；

其中，R为3～8个碳原子的环烷基。

本申请提供的水系锌离子电解液，与现有技术相比，采用环烷基氨基磺酸钠作为添加剂添加至可溶性锌盐溶液中，一方面改善了水系锌离子电解液的亲锌性，从而改善了水系锌离子电解液的离子传输性能，另一方面降低了水分子的活性，减少了氢气的产生，从而提高了水系锌离子电解液的稳定性，将本申请提供的水系锌离子电解液应用在水系锌离子电池中，从而能提高水系锌离子电池的性能。

在一些实施例中，R为环己烷基。此时的环烷基氨基磺酸钠即具体为环己烷氨基磺酸钠。将环己烷氨基磺酸钠作为添加剂添加至水系锌离子电解液中，不仅能改善水系锌离子电解液上述的性能，而且环己烷氨基磺酸钠本身是作为食品领域中的添加剂，具有无毒无污染的优点，绿色环保并且价格低廉。

在一些实施例中，环烷基氨基磺酸钠的浓度为0.1mol/L～0.4mol/L。经实践研究发现，环烷基氨基磺酸钠作为添加剂在水系锌离子电解液中的浓度在0.1mol/L～0.4mol/L的范围即可起到较好的改善作用，添加量较小，可降低成本。

在一些实施例中，环烷基氨基磺酸钠的浓度为0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L或0.4mol/L。通过对0.1mol/L～0.4mol/L的浓度范围内进一步实践研究，获得较佳的添加用量值，以提高水系锌离子电解液添加剂的作用性能。

在一些实施例中，可溶性锌盐的浓度为1mol/L～3mol/L。经实践研究发现，选用浓度为1mol/L～3mol/L的可溶性锌盐的水系锌离子电解液，配合上述浓度范围的水系锌离子电解液添加剂，能够获得性能较优的水系锌离子电解液。

在一些实施例中，可溶性锌盐的浓度为2mol/L。

在一些实施例中，可溶性锌盐包括硫酸锌、氯化锌、溴化锌、乙酸锌、三氟甲烷磺酸锌及其水合物中的至少一种。上述的可溶性锌盐均可以在水中溶解，形成导体溶液。

在一些实施例中，可溶性锌盐为硫酸锌。

本申请实施例第三方面提供一种水系锌离子电解液的制备方法，包括以下步骤：

称取如上所述的水系锌离子电解液的组份原料；

将可溶性锌盐、水以及环烷基氨基磺酸钠混料处理，得到水系锌离子电解液。

本申请提供的水系锌离子电解液的制备方法，步骤简单，易于实现上述的水系锌离子电解液的制备。

在一些实施例中，混料处理步骤中，先将可溶性锌盐与水进行搅拌混合，后加入环烷基氨基磺酸钠进行搅拌混合。

本申请实施例第四方面提供一种水系锌离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及如上所述的水系锌离子电解液和/或如上所述的水系锌离子电解液的制备方法制备得到的水系锌离子电解液。

本申请提供的水系锌离子电池，采用了本申请提供的水系锌离子电解液，减少了锌负极表面的腐蚀和副产物的产生，同时也改善了锌负极的析氢反应，提高了水系锌离子电池的循环寿命和稳定性。

在一些实施例中，负极片为锌金属。具体的，锌金属材料包括锌板、锌片、锌箔或泡沫锌中的一种。

在一些实施例中，正极片为插层化合物。具体的，插层化合物包括锰系材料、钒系材料、普鲁士蓝类似物中的一种。其中，锰系材料为MnO

在一些实施例中，隔膜包括玻璃纤维、定性滤纸或聚丙烯纤维隔膜中的一种。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

一种水系锌离子电解液，包括可溶性锌盐(为硫酸锌)、水(为去离子水)以及环烷基氨基磺酸钠(为环己烷氨基磺酸钠)。

该水系锌离子电解液由以下制备步骤制备得到：

称取11.3015g硫酸锌固体粉末，加入35ml去离子水，充分搅拌至完全溶解，得到浓度为2mol/L的硫酸锌水溶液。

称取0.7043g环己烷氨基磺酸钠固体，加入至硫酸锌水溶液中，充分搅拌混合均匀，得到环己烷氨基磺酸钠浓度为0.1mol/L的水系锌离子电解液。

实施例2

本实施例与上述实施例1的不同之处在于：环己烷氨基磺酸钠在水系锌离子电解液中的浓度为0.2mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

实施例3

本实施例与上述实施例1的不同之处在于：环己烷氨基磺酸钠在水系锌离子电解液中的浓度为0.3mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

实施例4

本实施例与上述实施例1的不同之处在于：环己烷氨基磺酸钠在水系锌离子电解液中的浓度为0.4mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

实施例5

本实施例与上述实施例1的不同之处在于：环己烷氨基磺酸钠在水系锌离子电解液中的浓度为0.05mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例1

一种水系锌离子电解液，包括可溶性锌盐(为硫酸锌)和水(为去离子水)。

该水系锌离子电解液由以下制备步骤制备得到：

称取11.3015g硫酸锌固体粉末，加入35ml去离子水，充分搅拌至完全溶解，得到浓度为2mol/L的硫酸锌水溶液作为水系锌离子电解液。

对比例2

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用氨基乙酸作为水系锌离子电解液添加剂，氨基乙酸在电解液中的浓度为0.5mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例3

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用甘氨酸作为水系锌离子电解液添加剂，甘氨酸在电解液中的浓度为0.2mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例4

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用乙二胺四乙酸四钠盐作为水系锌离子电解液添加剂，乙二胺四乙酸四钠盐在电解液中的浓度为0.075mmol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例5

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用2-双(2-羟乙基)氨基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇作为水系锌离子电解液添加剂，2-双(2-羟乙基)氨基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇在电解液中的浓度为0.1mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例6

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用尿素作为水系锌离子电解液添加剂，尿素与电解液中的锌离子的摩尔比为3:1。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例7

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用1-乙基-3-甲基咪唑氯化物作为水系锌离子电解液添加剂，1-乙基-3-甲基咪唑氯化物在电解液中的浓度为4mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例8

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用聚丙烯酰胺作为水系锌离子电解液添加剂，聚丙烯酰胺在电解液中的添加量为1g/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例9

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用乙腈作为水系锌离子电解液添加剂，乙腈与水的体积比为10:90。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例10

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用四丙基氢氧化铵作为水系锌离子电解液添加剂，四丙基氢氧化铵在电解液中的浓度为0.05mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

对比例11

本对比例与上述实施例1的不同之处在于：采用四丁基硫酸铵作为水系锌离子电解液添加剂，四丁基硫酸铵在电解液中的浓度为0.05mol/L。其余与上述实施例1相同，故此处不再重复赘述。

性能测试

1、将实施例2和对比例1所制备的水系锌离子电解液分别进行接触角测量。测试使用LSA100光学接触角张力滞留力测试仪，以50μm锌箔作为负极材料。具体的，将电解液样品注入注射器中，采用非接触式注射，在液体滴到锌箔表面瞬间拍摄照片，并记录时间，此时为0s的数据。接着，利用仪器内置功能进行基线选取和角度测量，保存数据和照片。经过120s后，再次拍摄照片并进行测量，保存数据。通过比对数据，获得电解液样品在锌箔表面的接触角变化情况。

测试结果如图1所示，其中，图1(a)为对比例1所制备得到的水系锌离子电解液的初始接触角，图1(b)为对比例1所制备得到的水系锌离子电解液在120s后的接触角，图1(c)为实施例2所制备得到的水系锌离子电解液的初始接触角，图1(d)为实施例2所制备得到的水系锌离子电解液120s后的接触角。

由测试结果可以看出，实施例2所制备得到的水系锌离子电解液的初始接触角为68.6°，经过120s后接触角降为50.1°。而对比例1所制备得到的水系锌离子电解液的初始接触角为88.1°，经过120s后接触角降为76.7°。这说明本申请采用环烷基氨基磺酸钠作为电解液添加剂添加至电解液中，能有效降低水系锌离子电解液的接触角，提高水系锌离子电解液在锌负极表面的润湿性，进而有利于锌离子的传输。这其中的原因可能是：环烷基氨基磺酸钠分子极性较大，将其加入至电解液中，有利于改善电解液的亲锌性，从而改善电解液的离子传输性能。

2、将实施例2和对比例1所制备的水系锌离子电解液分别组装成Zn//Ti不对称电池，对组装好的电池进行析氢反应测试。

电池组装步骤如下：

正极极片制备：将厚度为30μm的钛箔裁成直径为16mm的圆片，将圆片倒入无水乙醇中进行超声清洗，烘干后作为正极极片待用。

负极极片制备：将厚度为50μm的锌箔裁成直径为16mm的圆片，将圆片倒入无水乙醇中进行超声清洗，烘干后作为负极极片待用。

电池组装：使用商业CR2032型电极壳，采用直径为18mm的玻璃纤维作为隔膜，在隔膜上滴加80μL电解液，按正极壳、正极极片、隔膜、电解液、负极极片、垫片、弹片的次序组装电池，组装完后加压封装，制得Zn//Ti不对称电池。

对组装好的电池在25℃下以10mV/s的扫速分别进行线性扫描伏安(LSV)测试，测试结果如图2所示。

由测试结果可以看出，与采用对比例1所制备的电解液组装的电池相比，采用实施例2所制备的电解液组装的电池进行LSV测试，其过电势明显有所下降，这表明将环烷基氨基磺酸钠添加至电解液中，对抑制析氢反应产生了明显的作用。这其中可能的原因是：环烷基氨基磺酸钠中的氨基与电解液中的活性水分子重组氢键网络，降低了水分子的活性，进而提高了电解液的稳定性，减少了氢气的产生。

3、将实施例2和对比例1所制备的水系锌离子电解液分别组装成Zn//Zn对称电池，对组装好的电池分别进行计时电流(CA)测试。

电池组装步骤如下：

正极极片制备：将厚度为50μm的锌箔裁成直径为16mm的圆片，将圆片倒入无水乙醇中进行超声清洗，烘干后作为极片待用。

负极极片制备：与上述正极极片制备步骤相同，此处不重复赘述。

电池组装：使用商业CR2032型电极壳，采用直径为18mm的玻璃纤维作为隔膜，在隔膜上滴加80μL电解液，按正极壳、正极极片、隔膜、电解液、负极极片、垫片、弹片的次序组装电池，组装完后加压封装，制得Zn//Zn对称电池。

对组装好的电池在150mV的恒定过电位下进行CA测试。测试结果如图3所示。

由测试结果可以看出，采用对比例1所制备的电解液组装的电池测试中，电流在前100s内快速增加，这可能与电解液在锌电极表面的二维扩散有关。与之对应的，采用实施例2所制备的电解液组装的电池测试中，其电流在50s内就维持稳定，这表明该过程中三维扩散是主导过程，而二维扩散被有效抑制，即锌离子并没有在锌箔的局部位置累积生长，因此可证明采用环烷基氨基磺酸钠作为电解液添加剂，能成功抑制锌负极枝晶的生长。

4、将实施例2和对比例1所制备的水系锌离子电解液分别组装成Zn//Zn对称电池，对组装好的电池分别进行充放电循环测试后，以空白锌片作为空白组，以测试后的负极极片作为实验组进行X射线衍射(XRD)测试。

电池组装步骤如下：

正极极片制备：将厚度为50μm的锌箔裁成直径为16mm的圆片，将圆片倒入无水乙醇中进行超声清洗，烘干后作为极片待用。

负极极片制备：与上述正极极片制备步骤相同，此处不重复赘述。

电池组装：使用商业CR2032型电极壳，采用直径为18mm的玻璃纤维作为隔膜，在隔膜上滴加80μL电解液，按正极壳、正极极片、隔膜、电解液、负极极片、垫片、弹片的次序组装电池，组装完后加压封装，制得Zn//Zn对称电池。

对组装好的电池在2mA/cm

由测试结果可以看出，组装电池在循环了3圈的充放电测试后，经过XRD测试分析显示电解液中出现了Zn

5、将实施例2和对比例1所制备的水系锌离子电解液分别组装成Zn//Cu不对称电池，对组装好的电池分别进行充放电循环测试。

电池组装步骤如下：

正极极片制备：将厚度为50μm的铜箔裁成直径为16mm的圆片，将圆片倒入无水乙醇中进行超声清洗，烘干后作为正极极片待用。

负极极片制备：将厚度为50μm的锌箔裁成直径为16mm的圆片，将圆片倒入无水乙醇中进行超声清洗，烘干后作为负极极片待用。

电池组装：使用商业CR2032型电极壳，采用直径为18mm的玻璃纤维作为隔膜，在隔膜上滴加80μL电解液，按正极壳、正极极片、隔膜、电解液、负极极片、垫片、弹片的次序组装电池，组装完后加压封装，制得Zn//Cu不对称电池。

对组装好的电池在25℃下进行充放电测试，充电截止电压为0.5V，面电流密度为1mA/cm

由测试结果可以看出，实施例2的电池的循环周期明显要比对比例1的电池的循环周期长。实施例2的电池经过200次循环的平均库伦效率(CE)值超过99.4％。相比之下，对比例1的电池在第64次循环中的CE直降到30％，之后CE值急剧过充。这意味着该电池出现短路，导致电压无法充到设定值。这表明采用环烷基氨基磺酸钠作为水系锌离子电解液添加剂，能提高水系锌离子电池的循环寿命和循环稳定性。

6、将实施例1-5和对比例1-11所制备的水系锌离子电解液分别组装成Zn//Zn对称电池，对组装好的电池分别进行恒流充放电测试。

电池组装步骤如下：

正极极片制备：将厚度为50μm的锌箔裁成直径为16mm的圆片，将圆片倒入无水乙醇中进行超声清洗，烘干后作为极片待用。

负极极片制备：与上述正极极片制备步骤相同，此处不重复赘述。

电池组装：使用商业CR2032型电极壳，采用直径为18mm的玻璃纤维作为隔膜，在隔膜上滴加80μL电解液，按正极壳、正极极片、隔膜、电解液、负极极片、垫片、弹片的次序组装电池，组装完后加压封装，制得Zn//Zn对称电池。

对实施例1-5和对比例1组装好的电池在25℃下在电流密度为2mA/cm

将对比例2-11组装好的电池在25℃下，通过试验选出最优的添加剂浓度和最优的面电流测试条件，以其对应最优的测试条件下进行恒流充放电测试，测试条件和测试数据如表1所示。

表1实施例1-5和对比例1-11的恒流充放电测试数据表

由表1中的测试数据和测试结果图可以看出，实施例2的电池在2mA/cm

对比实施例1-5的测试数据可知，将环烷基氨基磺酸钠电解液添加剂的添加浓度控制在0.1mol/L～0.4mol/L的范围内，对于提高电池的循环寿命起到更好的效果。其中，添加浓度为0.2mol/L时，显著提升电池的循环寿命。

采用对比例2-11中的任一种物质作为水系锌离子电解液添加剂，在恒电流测试中，电池的循环时间均短于实施例1和实施例2的循环时间。尤其同样是在较大的电流密度下，实施例2的电池循环时间显著地超过了其他对比例的电池循环时间。这表明，采用环烷基氨基磺酸钠作为水系锌离子电解液添加剂明显改善了电池的循环稳定性，表明该添加剂在提升电池性能方面具有重要的应用前景。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。