[发明专利]一种共晶电解液及其制备方法和应用、水系锌-碘电池

说明书

本发明提供了一种共晶电解液及其制备方法和应用、水系锌‑碘电池，涉及电池技术领域。本发明提供的共晶电解液，制备原料包括丁二腈和四氟硼酸锌水合物。本发明通过共晶电解液中的丁二腈(SN)与四氟硼酸锌水合物中的水相结合，应用于锌‑碘电池时可以抑制碘正极的溶解以及碘三离子的水解反应，减少了电解液对碘离子歧化的影响，同时减少自由水的含量会提高电解液稳定性，增加锌离子的传输性能，由此，采用该电解液可以构建出高倍率、长循环性能的水系锌‑碘电池。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种共晶电解液及其制备方法和应用、水系锌-碘电池。

背景技术

人类发展与能源供应密不可分，人类文明史是能源利用的历史。人们从未停止从自然资源中探索能源。煤炭，石油等已经推动了第一次和第二次工业革命。然而，化石燃料的燃烧会污染环境并导致全球变暖。近年来，清洁能源的发展一直是最重要的科学和工程职责之一。然而，太阳能和风能都不是稳定和可靠的能源。这些可再生能源的可变性质给电网运营商带来了重大挑战，为了消除可再生能源生产的间歇性与波动性，低成本的电能存储(EES)将变得越来越重要。大规模储能设备的发展是新能源充分开发利用的最佳技术支撑，能够有效解决电网运行安全、新能源消纳、电力电量平衡等方面存在的突出问题，也是国家能源局重要的研究课题。而电化学储能器件作为大规模储能系统中最重要的一环，其快速有序的发展能够起到举足轻重的作用。

市场上常用的电化学储能体系有：镍镉电池(Ni-Cd)、镍氢电池(Ni-MH)、铅酸电池和有机锂，钠离子电池。这些电池各具优势，但是他们由于都无法满足大规模储能需求。镍镉电池对环境的污染严重；镍氢电池价格昂贵，体积比能量低，自放电大；铅酸电池循环寿命短，质量比能量低；锂，钠离子电池的有机电解液对空气极敏感，其本身制造工艺复杂且存在严重的安全隐患。因此在过去几年中，以锌离子代表的水系储能器件由于成本低，安全性好逐渐走入人们的视野。而水系可充电锌-碘电池由锌金属为负极，碘-导电载体为正极，水系溶液为电解液构成，该类器件有着氧化还原电位高，正极资源丰富，能量密度高，价格低廉等优点，是现有储能系统替代者，未来规模化储能的重要组成部分，然而在广泛应用之前，水系锌-碘电池仍然面临着众多挑战，如：热力学不稳定性、穿梭效应、库伦效率低、导电性差等问题，因此开发出具有高稳定性的新型水系锌离子电池成为了目前亟待解决的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共晶电解液及其制备方法和应用、水系锌-碘电池，本发明提供的共晶电解液应用于水系锌-碘电池能够得到稳定的长循环性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种共晶电解液，制备原料包括丁二腈和四氟硼酸锌水合物。

优选地，所述丁二腈和四氟硼酸锌水合物的质量比为1：0.6～2.7。

本发明还提供了上述技术方案所述共晶电解液的制备方法，包括以下步骤：

将丁二腈加热熔融，得到液态丁二腈；

将液态丁二腈与四氟硼酸锌水合物混合，得到所述共晶电解液。

优选地，所述加热熔融的升温速率为2～5℃/min，温度为60～80℃。

优选地，所述加热熔融的保温时间为1～2h。

优选地，所述混合的温度为60～80℃。

优选地，所述混合以搅拌的方式进行；所述搅拌的转速为200～500rpm。

优选地，所述混合的时间为1～2h。

本发明还提供了上述技术方案所述的共晶电解液或上述技术方案所述的制备方法得到的共晶电解液在水系锌-碘电池中的应用。