[发明专利]一种水系混合离子电池电解液及其应用

说明书

本发明公开了一种混合水系离子电池电解液，该电解液包括钠盐、锌盐、锰盐和有机化合物添加剂，其中钠盐浓度为0.5‑2mol/L，锰盐在电解液中的浓度为0.1‑0.5mol/L，锌盐在电解液中的浓度为0.5‑2mol/L，有机化合物添加剂浓度为0.01‑0.08mol/L，水为溶剂。本发明水系混合离子电解液以钠、锰和锌的可溶盐为溶质，水为溶剂，有机化合物为添加剂，添加剂由于表面张力的影响，通过静电吸附在电极和电解质的界面，影响水溶剂与电极间的接触能垒，抑制电池正极表面绝缘副产物生成，减小了电极和电解质界面的电阻，增强了电解液的离子导电性。本发明的电解液拥有价格低廉，操作方便等优势，使得电池具有更高的倍率性能，同时提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及新能源材料技术领域，具体涉及一种水系混合离子电池电解液及其应用。

背景技术

随着太阳能、风能等可再生能源的快速发展，能够吸收可再生能源的产生，实现能源的优化管理和大规模储能技术的高效利用显得尤为重要目前，二次电池技术因其简单、灵活、高效而受到广泛关注。然而，现有的二次电池系统一直难以满足大规模储能的应用要求。虽然锂离子电池具有能量密度高、寿命长等优点，高能量密度已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、智能电网等领域。但由于锂资源储量有限、分布不均匀、成本高、安全等问题，阻碍了锂离子电池的进一步开发。因此，寻找其他替代锂电池的候选电池是非常重要的。可充电水系混合离子电池(RAHB)作为候选电池之一，因其能量密度高、安全性好、电压窗口高、成本低而引起了研究人员的广泛关注。水混合离子电池的插入/提取(或沉积/溶解)机制类似于单离子水电池，两个电极(阴极和阳极)只能在电极表面插入/提取相应的金属离子，而电解质是由不同的离子组成的。因此，可充电水系混合离子电池具有潜在的大规模储能应用前景。

然而以金属锌为阳极的可充电水系混合离子电池在充放电循环过程中会，存在副产物影响电池的性能。在质子共插入过程中，ZnSO₄与OH⁻反应，在阴极表面产生绝缘副产物。在连续循环过程中，这种副产物逐渐积累在阴极表面，将不可避免地永久消耗水电解质。副产物覆盖在阴极表面，降低了阴极的电化学活性比表面积，阻碍了电极的电化学活性。同时还会增加会引起电极体积膨胀，增加机械应力，降低长期循环性能。因此，寻找一种合理的方法来减少副产物的形成，以提高电池的性能是非常可取的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的技术不足，提供了一种一种水系混合离子电池电解液，该电解液中添加有机添加剂，可以抑制循环过程中阴极表面副产物生成，降低电池内阻，提高电池电化学反应动力学，增强电池的循环性能和倍率性能。

本发明的另一目的是提供一种水系混合离子电池电解液用于制备混合电池的应用。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案。

一种混合水系离子电池电解液，该电解液包括钠盐、锌盐、锰盐和有机化合物添加剂，其中钠盐的浓度为0.5-2mol/L，锰盐的浓度为0.1-0.5mol/L，锌盐的浓度为0.5-2mol/L，有机化合物添加剂浓度为0.01-0.08mol/L，水为溶剂。

所述钠盐为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、醋酸钠、过硫酸钠中的一种或几种。

所述锌盐为氯化锌、硫酸锌、醋酸锌中的一种或几种。

所述锰盐为硫酸锰、醋酸锰、氯化锰中的一种或几种。

所述有机化合物添加剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。

所述有机化合物添加剂的化学通式分别为C₁₂H₂₅SO₄Na或C₁₈H₂₉NaO₃S。

上述混合水系离子电池电解液的用于制备混合电池。