[发明专利]一种胶体电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种胶体电解液包括：溶剂，溶剂为去离子水；凝胶剂，凝胶剂为碱金属海藻酸盐和/或聚丙烯酸钠；电解质，电解质中的金属离子为碱金属离子中的一种或多种；其中，凝胶剂适于与电极中的多价金属离子反应形成不溶性盐。本发明还提供了一种胶体电解液的制备方法；本发明还提供了一种胶体电解液应用的锌镍电池。加注后的胶体电解液与电极上的二价或二价以上金属离子形成不溶性盐，引发分子交联而凝胶，生成原位固化自凝胶层，从而实现电解质胶体化，胶体在电池内的分布均匀，能够完整地覆盖住电极表面。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体而言，涉及一种胶体电解液及其制备方法和应用。

背景技术

锌镍电池因其具备较高的理论比容量、高输出功率、低成本、本征安全性、环境友好以及原材料资源丰富等特点受到广泛的关注，是一种极具发展潜力的化学二次电源。

公布号CN102086592A的中国专利申请中，公开了一种钙离子交联在纤维上接枝的聚合物水凝胶及制备方法，该聚合物水凝胶的组分和质量百分含量为：聚丙烯酸钠接枝的纤维3％～8％，海藻酸钠0.96％～4％，水溶性高分子添加剂0％～2％，氯化钙0.96％～8％，去离子水75％～95％。该专利中是先将电解液配制成为凝胶或者胶体后，再加入进电池中。由于电池内部结构复杂，使得预先配制的胶体电解液加入进电池在电池内部的分散不均，胶体组分难以完整地覆盖住电极表面。

由于锌镍电池为了防止极片活性物变形一般采用很大的装配压力进行组装，导致胶体电解液再加注过程中也会存在困难。所以凝胶电解液的应用一般是先将凝胶电解液干燥或者吸液状态下与极片和隔膜一起进行组装，这样极大地增加了组装的难度以及组装的成本。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种胶体电解液，加注后的电解液与电极上的二价或二价以上金属离子形成不溶性盐，引发分子交联而凝胶，生成原位固化自凝胶层，从而实现电解质胶体化，胶体在电池内的分布均匀，能够完整地覆盖住电极表面。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种胶体电解液，所述电解液包括：溶剂，所述溶剂为去离子水；凝胶剂，所述凝胶剂为碱金属海藻酸盐和/或聚丙烯酸钠；电解质，所述电解质中的金属离子为碱金属离子中的一种或多种；其中，所述凝胶剂适于与电极中的多价金属离子反应生成不溶性盐。

采用上述方案后，聚丙烯酸钠与海藻酸钠能够溶于氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，因此配制的电解液和常规锌镍电池用电解液在加入电池前并无太大差别，方便加注。在电解液溶液中，利用聚丙烯酸钠/碱金属海藻酸盐能够溶于水，且遇到二价或二价以上金属离子形成不溶性盐的性质。聚丙烯酸钠/碱金属海藻酸盐能够引发分子交联而凝胶的特性，在锌电极表面生成原位固化自凝胶层，从而实现电解液胶体化，且胶体在电池内的分布十分均匀。

可选地，所述碱金属海藻酸盐为海藻酸钠和/或海藻酸钾；碱金属海藻酸盐中含有大量的羧基和羟基官能团，能够与多价金属离子发生交联反应，并且碱金属海藻酸盐溶于溶剂中，制备的电解液溶液方便添加进电池中。

可选地，所述凝胶剂的添加量占所述电解液0.01-2wt％；凝胶剂的添加量大于2wt％时，电解液的流动性变差，加注困难，相较于现有技术中预先凝胶的加注方式，加注难度的降低不多；并且凝胶剂的添加量大于2％时，还会造成电池内阻升高的负面效果。

可选地，所述电解质至少包括氢氧化钾和氟化钾；氢氧化钾和氟化钾是锌镍电池电解液中的主要组分。

可选地，所述电解质还包括氢氧化钠、氢氧化锂和磷酸钠中的至少一种。

可选地，所述电解质由以下组分组成：氢氧化钾：20～30wt％；氢氧化钠：2～5wt％；氢氧化锂：0.1～2wt％；磷酸钠：2～8％wt；氟化钾：1～5wt％；上述电解质为锌镍电池中的电解质，通过该电解质制备的电解液为锌镍电池电解液。

本发明的目的之二在于提供一种胶体电解液的制备方法。