[发明专利]一种锌离子电池电解液和锌离子电池

说明书

本发明提供了一种锌离子电池电解液和锌离子电池，该电解液包括包括VOSO₄或VOSO₄与H₂SO₄的混合物。本申请的锌离子电池电解液利用氧化还原对来提升该过程的可逆性，硫酸氧钒电离的VO²⁺发生电荷转移产物为液态的，不会在阴极上积累，因此这种液‑液的反应过程能带来更好的循环稳定性和快速的电荷转移过程。

技术领域

本发明涉及锌离子电池技术领域，尤其涉及一种锌离子电池电解液和锌离子电池。

背景技术

为了突破水性电解质的分解潜能并避免非水性电解质的劣势，已逐渐开发出锌基混合氧化还原液流电池。考虑到锌的低成本和环境保护，水性锌基氧化还原液流电池具有显着的容量和高氧化还原电势，克服了由水性电池有限的工作电压窗口引起的低能量密度的问题。这种新颖的系统为锌离子电池开辟了一条新途径，使其更易于在大型储能电网中使用。

现有技术公开了的一种新型的无电极电解锌锰电池，并以2.2V的恒定电压对其进行充电，Mn²⁺/Mn⁴⁺的双电子转移机理带来了高容量，并实现了高放电平台；Mn²⁺/MnO₂的溶解/沉积机理在水性锌离子电池和氧化还原液流电池之间架起了桥梁。但是，由于这种新型电池结构的特殊性，有许多地方需要克服。例如这种液-固溶解/沉积过程可逆性是十分有限的，在循环过程中电解液中的锰离子的浓度逐渐降低，而阴极负载的质量越来越高，因而大大限制了其可逆的转化过程。

基于目前的液-固溶解/沉积过程存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种锌离子电池电解液和锌离子电池，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种锌离子电池电解液，包括VOSO₄和H₂SO₄的混合物。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述的锌离子电池电解液，所述VOSO₄的浓度为0.5～1M，所述H₂SO₄的浓度为1～2M。

第二方面，本发明还提供了一种锌离子电池，包括所述的锌离子电池电解液。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述的锌离子电池还包括正极、阴离子交换膜、阳离子交换膜以及负极；

其中，所述正极为负载有碳纳米阵列的碳纸；

所述负极为锌箔；

所述锌离子电池电解液位于正极和阴离子交换膜之间；

所述阳离子交换膜以及负极之间填充有阳极电解液，所述阳极电解液包括氧化锌饱和了的KOH。

进一步优选的，所述的锌离子电池，所述正极材料的制备方法包括以下步骤：

将2-甲基咪唑溶液加入至硝酸钴溶液中，混合均匀，得到混合液；

将碳纸置于混合液中浸泡，取出清洗后干燥；

将干燥后的碳纸置于管式炉中，于惰性气体氛围下烧结；

将烧结后的碳纸置于含有铁盐和酸的刻蚀液中刻蚀，清洗后干燥即得正极材料。

进一步优选的，所述的锌离子电池，惰性气体包括氢气和氩气的混合气体，所述氢气的体积分数为5～10％。

进一步优选的，所述的锌离子电池，将干燥后的碳纸置于管式炉中，于惰性气体氛围下烧结，其中烧结具体为：以0.8～1.5℃/min由室温升温至750～850℃，烧结1～3h。