[发明专利]一种固态电解质、其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种固态电解质及其制备方法，该固态电解质包括：瓜尔豆胶和掺入所述瓜尔豆胶中的电解质；所述电解质包括锌盐。本发明实施例使用的瓜尔豆胶固态电解质具有高的离子电导率，有利于提高电池的比容量和倍率性能。这种固态电解质具有良好的柔性，有利于固态电池在弯曲下保持原有的容量。该固态电解质可以抑制负极锌枝晶的生长，有利于提高电池循环性能。本发明使用的瓜尔豆胶为食品添加剂，对人体无毒无害。这种瓜尔豆胶固态电解质制备方法简单，原材料便宜，有利于降低制造成本。本申请还提供了一种固态锌离子电池，该电池包括上述瓜尔豆胶固态电解质，在便携式可折叠的柔性电子与能源器件方面具有良好的应用发展前景。

技术领域

本发明涉及锌离子电池的制备技术领域，具体是一种固态电解质、其制备方法和应用，特别涉及一种以瓜尔豆胶固态电解质为电解质的全固态锌离子电池。

背景技术

锌离子电池(例如Zn/MnO₂)是近年来发展起来的一种新型二次电池，具有理论能量密度高、安全性好、成本低等优势，在高性能电子设备等器件中具有广阔应用前景。在锌离子电池中，锌离子在金属锌负极的表面快速可逆的沉积和溶解，并在正极材料中可逆的嵌入或脱出。常见的锌离子电池是以二氧化锰、五氧化二钒等为正极活性材料，以金属锌为负极活性材料，含有锌盐的水溶液作为电解液。目前，常见的锌离子电池基本都是基于水系电解液，可称为二次水系锌离子电池。

二次水系锌离子电池具有高能量密度、循环性能好、使用安全等优点，未来可广泛应用于可携带的能源装置中。但是，目前投入应用的液态电解质会产生例如漏液、循环寿命差、胀气、不耐高温等问题。采用固态电解质可以避免液态电解质如上所说的问题，并且，固态电解质机械强度高，其形状可任意剪裁和变化，使得电池设计更容易。另外，固态电解质良好的机械强度也使电池具有更好的安全性和持久性。

现有的应用于锌离子电池的固态电解质主要采用合成聚合物基质，但其存在着离子电导率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种固态电解质、其制备方法和应用，本申请提供的固态电解质具有较高的离子电导率，能提高电池的比容量和倍率性能。

本发明提供一种固态电解质，包括：瓜尔豆胶和掺入所述瓜尔豆胶中的电解质；所述电解质包括锌盐。

优选地，所述锌盐为硫酸锌、硝酸锌或氯化锌。

优选地，所述固态电解质的最大弯曲角度为180°，离子电导率为10～50mS/cm。

优选地，所述电解质还包括锰盐。

优选地，所述锰盐为硫酸锰、硝酸锰或氯化锰。

本发明提供一种固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

将电解质和瓜尔豆胶在水中混合，使其中的瓜尔豆胶凝固，得到固态电解质。

优选地，所述制备方法具体为：

将电解质与水混合，得到电解质水溶液；所述电解质包括锌盐，所述锌盐的浓度为1～3mol/L；

将所述电解质水溶液与瓜尔豆胶混合，在室温下静置，使其中的瓜尔豆胶凝固，得到固态电解质。

优选地，所述电解质水溶液的体积和瓜尔豆胶的质量之比为10mL：2g～10mL：0.6g。

本发明提供一种固态锌离子电池，包括正极、负极和电解质，所述电解质为上文所述的固态电解质。

优选地，所述正极的活性材料为α-MnO₂，所述负极的活性材料为锌。