一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液及其制备方法

本发明涉及电化学器件，具体涉及一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液及其制备方法。

背景技术：

1、随着全球化石能源的消耗和温室气体排放量的增加，气候与环境污染问题日益严峻，因而开发面向可再生清洁能源(如风能、太阳能和潮汐能)的储能器件尤为重要。尽管锂离子电池已广泛应用于生活的各个层面，但仍面临有机电解液引起的安全问题以及锂资源稀缺的引起成本高昂问题，而已开发的其他金属离子电池仍无法规避有机电解液的使用，因而水系电池由于本征安全、成本低廉、环境友好而备受关注。在一众水系金属离子电池中，锌离子电池因锌金属可直接用作负极，且具有高能量密度、高功率密度等优势而被视为最具商业化潜力的储能体系之一。

2、目前，在构建低成本、高能量密度的锌金属电池时，与电解液息息相关的界面副反应引发的锌枝晶、析氢致使电池快速失效，极大阻碍了锌金属电池的进一步发展，体现在电池的循环寿命极短，远低于目前的商业化要求。尽管研究人员已提出类似于人工保护层、电解液添加剂、结构设计等策略去解决所面临的挑战，但效果仍十分有限，尤其在面临极端环境（高温、低温）时，电池甚至都无法运行。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液及其制备方法，电解液具有耐低温、长循环寿命的特性，且制备方法简单。

2、为实现上述目的，本发明所设计的一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液，由乳酸锌和乙酸钾混合组成，溶剂为经过抽滤去除滤渣后得到的澄清透明的海水，其中，乳酸锌的浓度为2~8mol/l，乳酸锌和乙酸钾的摩尔比为2:(5~8)。

3、优选的，乳酸锌的浓度为4mol/l。

4、优选的，乳酸锌和乙酸钾的摩尔比为2:5。

5、一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液的制备方法，包括如下步骤：

6、1）将海水经过抽滤去除滤渣，得到澄清透明的海水；

7、2）按比例向澄清透明的海水中分别加入乳酸锌和乙酸钾，搅拌均匀，获得悬浊液；

8、3）将步骤2）获得的悬浊液转移至烘箱中加热，获得最终的电解液。

9、优选的，所述步骤2）中，搅拌时间为30~45分钟。

10、优选的，所述步骤3）中，加热温度为80~90℃，加热时间为30~45分钟。

11、优选的，所述步骤3）中，加热时，振荡5~10分钟。

12、本发明的原理是：乳酸锌作为小分子有机锌盐，可溶于水并电离出锌离子，充当活性载流子，而乳酸根基团可稳定在水中穿梭作为惰性载流子，乙酸钾中的乙酸根可与锌离子配位，进一步以提高锌离子的浓度，直至组成为盐包水电解液，抑制游离水氢键，降低凝固点。此外，乙酸根和乳酸根有利于含c元素的sei层的形成，最终可用于性能优异的耐低温的海水基锌金属电池。

13、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

14、1、采用乳酸锌作为锌金属电池的新型电解液，并用增溶策略（乙酸钾配合增溶）将其溶解度提高20倍；

15、2、将去离子水替换为简易处理的海水以降低电池成本；

16、3、采用高浓盐包水策略使电池可在-40℃的极端环境下运行；

17、4、所构建的电解液具有优异的循环寿命。

技术特征：

1.一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液，其特征在于：由乳酸锌和乙酸钾混合组成，溶剂为经过抽滤去除滤渣后得到的澄清透明的海水，其中，乳酸锌的浓度为2~8mol/l，乳酸锌和乙酸钾的摩尔比为2:(5~8)。

2.如权利要求1所述耐低温高浓海水基锌金属电池电解液，其特征在于：乳酸锌的浓度为4mol/l。

3.如权利要求1所述耐低温高浓海水基锌金属电池电解液，其特征在于：乳酸锌和乙酸钾的摩尔比为2:5。

4.一种如权利要求1~3任一项所述耐低温高浓海水基锌金属电池电解液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

5.如权利要求4所述耐低温高浓海水基锌金属电池电解液的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，搅拌时间为30~45分钟。

6.如权利要求4所述耐低温高浓海水基锌金属电池电解液的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，加热温度为80~90℃，加热时间为30~45分钟。

7.如权利要求4所述耐低温高浓海水基锌金属电池电解液的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，加热时，振荡5~10分钟。

技术总结本发明涉及电化学器件技术领域，公开了一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液，由乳酸锌和乙酸钾混合组成，溶剂为经过抽滤去除滤渣后得到的澄清透明的海水，其中，乳酸锌的浓度为2~8mol/L，乳酸锌和乙酸钾的摩尔比为2:(5~8)。本发明还公开了一种耐低温高浓海水基锌金属电池电解液的制备方法。本发明耐低温高浓海水基锌金属电池电解液及其制备方法，电解液具有耐低温、长循环寿命的特性，且制备方法简单。技术研发人员：安琴友,张博冕,张磊,麦立强,王夏受保护的技术使用者：武汉理工大学三亚科教创新园技术研发日：技术公布日：2024/9/26