一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法
文献发布时间:2023-06-19 11:45:49
技术领域
本发明涉及储能电池技术领域,具体是一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法。
背景技术
电化学储能技术是一种清洁的储能方式。在过去的几十年,锂离子电池因其高效能、高电压、长循环寿命等优点被广泛应用于商业储能装置。但由于成本高、安全问题多,严重阻碍了锂离子电池的大规模应用。作为新兴的、极具发展前景的可替代储能技术,锌离子可充电电池因其丰富的自然资源存量、内在的安全性和成本效益而倍受关注。
水系锌离子电池使用水溶液作为电解液,具有导电性强、安全不易燃、环保、制备相对简单的特点,且其理论密度高达825mAh/g,在便携式电子应用和大规模储能系统展示出巨大潜力,被认为有望取代锂离子电池。但使用水系电解液避免不了漏液和枝晶产生的问题,且制造工艺复杂,能量密度低。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法,其制造工艺简单,原料易得,制造成本低廉,且制造出的凝胶电解质可以有效地避免漏液和产生枝晶,同时,具有极高的能量面密度。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种锌离子电池凝胶电解质的制备方法,具体步骤如下:
(1)将锌盐溶解于蒸馏水中,制成锌盐溶液;
(2)向锌盐溶液中加入琼脂并持续加热搅拌,直至琼脂完全溶解,制成混合溶液;
(3)冷却后,混合溶液形成均匀的凝胶电解质。
优选地,所述锌盐为氯化锌,溴化锌,硫酸锌,硝酸锌,醋酸锌,柠檬酸锌,葡萄糖酸锌,双三氟甲磺酰基酰亚胺锌,六氟磷酸锌、三氟甲磺酸锌、高氯酸锌、四氟硼酸锌中的一种或以上混合而成。
优选地,所述锌盐溶液中锌盐浓度为0.1-10mol/L。
优选地,所述琼脂的质量占混合溶液的1-6%。
相对于现有技术,本发明创造具有以下优势:
(1)本发明的制备过程简单,原料易得,成本低。
(2)本发明的凝胶态电解质有效地避免了电池的漏液,阻碍了锌枝晶的生长,延长了电池的循环寿命。
(3)本发明的凝胶电解质起到了电池电解质和隔膜的双重作用,可以更有效地应用于柔性锌离子电池,为锌离子电池商业化生产提供了技术保障。
附图说明
图1为基于实施例1中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。
图2为基于实施例2中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
(1)将0.5mol硫酸锌(ZnSO
(2)向锌盐溶液中加入3g琼脂并持续加热搅拌,直至琼脂完全溶解,制成混合溶液;
(3)将混合溶液倒入模具自然冷却,待混合溶液形成均匀的凝胶态电解质;
(4)将得到的凝胶电解质切片至直径16mm,厚度1mm,重量为300mg的圆片,组装全电池,进行电化学性能测试,正极材料为五氧化二钒。
图1为基于实施例1中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。在2000mA/g的电流密度下,电池可以稳定循环500周,500周后保持容量为60mAh/g,并保持较高的库伦效率。展现了优异的循环稳定性。
实施例2
实施例1
(1)将0.5mol葡萄糖酸锌和0.5mol硫酸锌(ZnSO
(2)向锌盐溶液中加入3g琼脂并持续加热搅拌,直至琼脂完全溶解,制成混合溶液;
(3)将混合溶液倒入模具自然冷却,待混合溶液形成均匀的凝胶态电解质;
(4)将得到的凝胶电解质切片至直径16mm,厚度1mm,重量为300mg的圆片,组装全电池,进行电化学性能测试,正极材料为五氧化二钒。
图2为基于实施例2中的凝胶电解质所组装的全电池在2000mA/g的电流密度下的循环曲线。在2000mA/g的电流密度下,电池可以稳定循环500周,500周后保持容量为20mAh/g,并保持较高的库伦效率。展现了优异的循环稳定性。
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