[发明专利]用于能量存储装置的电解质和使用该电解质的能量存储装置

说明书

本发明提供了一种用于能量存储装置的电解质，包括离子液体基电解液，其被布置为在充电和放电循环的操作期间与所述能量存储装置的阴极和阳极电连接。所述电解液包括阴离子，该阴离子被布置为在所述充电和放电循环的操作期间促进所述阳极的恢复，从而维持所述能量存储装置的循环稳定性和库仑效率。

技术领域

本发明涉及一种电解质，特别但非排他地涉及一种能够维持能量存储装置的循环稳定性和库仑效率的离子液体基电解质。本发明还涉及一种包含这种电解质的能量存储装置。

背景技术

电池通常与不同的电子产品(例如印刷电子产品，可穿戴电子产品等)以及我们每天使用的各种车辆密不可分。特别地，可充电电池可以用于上述应用，因为它们可以在相当长的时间段内充电和放电，这在操作成本和环境可持续性方面是有利的。

在电池的操作期间，电池的电极可经历一系列化学反应，以将化学能转化为电能或以化学能的形式存储能量。长时间使用电池后，内部组件的化学变化会产生负面影响，例如电极变质或电解质成分耗尽，这可能会导致电池的循环性能不理想。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于能量存储装置的电解质，包括：离子液体基电解液，其被布置为在充电和放电循环的操作过程中与能量存储装置的阴极和阳极电连接；其中，电解液包括阴离子，该阴离子被布置为在充电和放电循环的操作期间促进阳极的恢复，从而维持能量存储装置的循环稳定性和库仑效率。

在第一方面的实施例中，阴离子被布置为在充电循环的操作期间与阳极表面上的金属离子相互作用。

在第一方面的实施例中，阴离子与金属离子形成至少一个配位键，从而形成配位化合物，这导致金属离子对水分子的反应性降低。

在第一方面的实施例中，反应性的降低抑制了氢氧化物的形成，从而防止了阳极上枝晶的形成。

在第一方面的实施例中，配位化合物的形成进一步导致在充电循环操作期间用于金属离子以预定的施加电压沉积回到阳极的能垒的降低。

在第一方面的实施例中，用于沉积回阳极的金属离子的能垒降低，防止了在所述预定施加电压下发生析氢反应。

在第一方面的实施例中，阴离子包括四氟硼酸盐。

在第一方面的实施例中，金属离子包括锌离子。

在第一方面的实施例中，电解质进一步包括保持离子液体基电解液的聚合物基质。

在第一方面的实施例中，聚合物基质包括由第一聚合物材料的多个聚合物链限定的交联结构，其与第二聚合物材料的多个聚合物链形成物理交联。

在第一方面的实施例中，物理交联包括在第一聚合物材料和第二聚合物材料的相邻聚合物链之间形成的氢键。

在第一方面的实施例中，第一聚合物材料是聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)。

在第一方面的实施例中，第二聚合物材料是聚(环氧乙烷)。

在第一方面的实施例中，聚合物基质进一步保持包含四氟硼酸锌的盐溶液，以增强电解质的电导率。

在第一方面的实施例中，盐溶液的浓度为1-3M。

根据本发明的第二方面，提供了一种能量存储装置，包括：阳极和阴极；电解质，其被设置在阳极和阴极之间，该电解质包含离子液体基电解液；其中，电解液包括阴离子，该阴离子被布置为在充电和放电循环的操作期间促进阳极的恢复，从而维持能量存储装置的循环稳定性和库仑效率。

在第二方面的实施例中，阳极包括锌。

在第二方面的实施例中，阳极进一步包括选自碳纳米管纸，碳布，碳纸，泡沫镍和钢片中的至少一种的基材。

在第二方面的实施例中，阴极包括铁氰化钴。