[发明专利]一种多功能锌空气电池电解质、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种多功能锌空气电池电解质、制备方法及应用，本发明以三乙醇胺作为锌空气电池电解质的添加剂。该添加剂不仅能抑制锌负极自腐蚀，通过帮助改善锌的溶剂化，促进锌表面稳定的SEI膜的产生从而有效抑制锌电极的钝化，减缓锌负极枝晶现象。最终实现锌空气电池循环性能的提升。

技术领域

本发明涉及锌空气电池技术领域，具体涉及的是一种多功能锌空气电池电解质及其制备方法。

背景技术

为了实现碳中和以及发展人类社会的可持续能源经济，低成本且可靠的储能技术至关重要。锂离子电池技术作为最先进的电池技术之一，已在现代通信领域取得了重大进展，并且在未来几年仍将继续在电动汽车和电网的快速发展中发挥重要作用。然而，锂离子电池有限的能量密度难以满足人类日益增长的需求，而锌空气电池因其超高的理论能量密度和良好的安全性，受到了越来越多的关注并被看作锂电的下一代替代者。但是，锌空气电池还处于初始研究阶段，电池的容量衰减较为严重，循环性能较差。电池中复杂的内部环境，尤其是锌电极表面生成的钝化膜以及自腐蚀特性，对锌空电池的循环稳定性造成巨大影响，且生成的钝化膜会不断减少锌极板的能量密度影响锌空电池寿命。另外，金属锌负极的锌枝晶问题也很严重，阻碍了锌空气电池的进一步发展。

三乙醇胺是一种常见的阴离子表面活性剂，在化妆品(包括皮肤洗涤、眼胶、保湿、洗发剂等)中用作乳化剂、保湿剂、增湿剂、增稠剂、pH平衡剂。在化妆品配方中用于与脂肪酸中和成皂，与硫酸化脂肪酸中和成胺盐。三乙醇胺是乳膏制剂中常用乳化剂，用三乙醇胺乳化的乳膏产品具有膏体细腻，膏体亮白的特点，另三乙醇胺与高级脂肪酸或高级脂肪醇形成的胶体相稳定性好，产品质量稳定，可容外加成分比重高。此外，三乙醇胺还被用作各种金属的高效螯合剂，如铝离子的络合试剂，这种反应通常是在用另一种螯合物(如能够与多数金属离子形成稳定络合物的EDTA)进行络合滴定之前，用于将溶液中的特定离子“掩蔽”(不使其参与滴定)。

近年来，有不少关于锌空气电池电解质添加剂的研究报道，少量的添加剂就能对电池性能的提升起到很大的作用。但是，到目前为止，还没有文献报道将三乙醇胺作为锌空气电池电解质添加剂。

发明内容

本发明提供了一种多功能锌空气电池电解质及其制备方法，本发明以三乙醇胺作为锌空气电池电解质的添加剂，其具有多种功能，不仅能够有效保护锌金属负极，而且还能够促进充放电反应进行和避免电解质反应中间产物分解。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多功能锌空气电池电解质，其特征在于：包括强碱、溶剂和添加剂，所述添加剂为三乙醇胺，添加剂的浓度为0.01～2mol/L。

所述强碱为KOH，强碱浓度为0.5～4mol/L，具体为0.5mol/L；所述溶剂为水。

所述添加剂的浓度为0.5～2mol/L。

所述强碱浓度为为0.5mol/L。

所述多功能锌空气电池电解质的制备方法，将所述强碱溶解到所述溶剂中，在室温下，密封搅拌至溶液温度为室温后，然后加入所述添加剂搅拌均匀并静置，即得所述电池电解质。

一种多功能锌空气电池，电解质为所述的多功能锌空气电池电解质。

所述锌空气电池的正极活性电极材料为商业碳黑和纳米氧化钴。

发明的有益效果如下：发明提供的锌空气电池电解质添加剂的成分为三乙醇胺，其能够使锌空气电池获得较好的循环稳定性；该添加剂不仅能抑制锌负极自腐蚀，通过帮助改善锌的溶剂化，促进锌表面稳定的SEI膜的产生从而有效抑制锌电极的钝化，减缓锌负极枝晶现象。最终实现锌空气电池循环性能的提升。

附图说明

图1为实施例1中电池能量密度测试对比结果图。

图2为实施例2中空白组完全放电后负极表面的扫描电子显微镜(SEM)图。