權(quán)利要求書(shū)： 1.一種鋅離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，由氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅三元體系經(jīng)高溫處理得到；所述氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅三元體系通過(guò)以下方法制備得到：將氯化鋅、溴?1

化鋅和醋酸鋅到分散水中，加熱溶解后冷卻，得到鹽總濃度為60 100molkg 的氯化鋅?溴~?1

化鋅?醋酸鋅三元體系；其中，氯化鋅的濃度范圍為20 30molkg ，溴化鋅的濃度范圍為20~

?1 ?1

30molkg ，醋酸鋅的濃度范圍為20 40molkg ；所述高溫處理為在160 200℃下加熱1~ ~ ~ ~

10min。

2.一種鋅離子電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，且鋅離子電池正極為碳材料，負(fù)極為金屬鋅、含鋅合金或金屬鋅、含鋅合金或其它可負(fù)載鋅的惰性導(dǎo)電基底。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋅離子電池，其特征在于，所述碳材料包括碳納米管、天然石墨、膨脹石墨、石墨烯及其它具有石墨晶格結(jié)構(gòu)的碳材料。

說(shuō)明書(shū)： 一種鋅離子電池固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種鋅離子電池固態(tài)電解質(zhì)，以及使用該電解質(zhì)的鋅離子固態(tài)電池。背景技術(shù)[0002] 固態(tài)電解質(zhì)是一類(lèi)具有離子導(dǎo)電性的固體材料，可作為電解質(zhì)應(yīng)用在電池中。與傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)不易燃，不易短路，具有安全性更高的優(yōu)勢(shì)。通常采用

的固態(tài)電解質(zhì)為無(wú)機(jī)鹽，其導(dǎo)電性來(lái)源于較小離子(如鋰離子)在晶格間隙的穿梭。

[0003] 鋅離子電池是一類(lèi)具有潛力的電池。金屬鋅具有高理論比容量(820mAhg?1)和豐富的來(lái)源。目前未見(jiàn)鋅離子電池使用固態(tài)電解質(zhì)(不包括凝膠電解質(zhì))的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明研制了一種鋅離子電池固態(tài)電解質(zhì)，由氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅三元體系經(jīng)高溫處理得到。所述氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅三元體系通過(guò)以下方法制備得到：將氯化鋅、溴

?1

化鋅和醋酸鋅到分散水中，加熱溶解后冷卻，得到鹽總濃度為60～100molkg 的氯化鋅?溴

?1

化鋅?醋酸鋅三元體系。其中，氯化鋅的濃度范圍為20～30molkg ，溴化鋅的濃度范圍為20

?1 ?1

～30molkg ，醋酸鋅的濃度范圍為20～40molkg 。所述高溫處理為160～180℃加熱處

理。

[0005] 進(jìn)一步的，鋅離子電池正極為碳材料，負(fù)極為金屬鋅、含鋅合金或金屬鋅、含鋅合金或其它可負(fù)載鋅的惰性導(dǎo)電基底。

[0006] 進(jìn)一步的，所述碳材料包括碳納米管、天然石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯組裝體及其它具有石墨晶格結(jié)構(gòu)的碳材料。

[0007] 本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提供了一種鋅離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其電導(dǎo)率達(dá)?6 ?1

10 Sm 。解決了鋅離子固態(tài)電池的技術(shù)瓶頸，使得鋅離子固態(tài)電池成為可能。相比于其他

固態(tài)電池，基于本發(fā)明電解質(zhì)的鋅離子固態(tài)電池具有成本低，制備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明[0008] 圖1為由總濃度為60molkg?1的氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅水系凝膠經(jīng)180℃處理所得的固態(tài)電解質(zhì)照片。

具體實(shí)施方式[0009] 本發(fā)明以來(lái)源廣泛的氯化鋅、溴化鋅、醋酸鋅和去離子水為原料，先制備三元體系，再通過(guò)對(duì)其高溫處理制備固態(tài)電解質(zhì)。

[0010] 其中，高濃度三元體系的制備是獲得固態(tài)電解質(zhì)的基礎(chǔ)，本發(fā)明基于“封端”作用，抑制結(jié)晶過(guò)程并使體系內(nèi)的無(wú)機(jī)離子形成三維無(wú)機(jī)高分子，得到的膠狀體具有類(lèi)似水凝膠

的性質(zhì)，將該三元體系置于菌種瓶中，倒扣后該三元體系不會(huì)流動(dòng)。

[0011] 本發(fā)明中，除特別說(shuō)明，濃度均采用溶質(zhì)溶劑比表示，60～100molkg?1指的是每千克水所溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量為60～100mol。

[0012] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容做出一

些非本質(zhì)的改變和調(diào)整，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

[0013] 實(shí)施例1：[0014] (1)將0.2mol氯化鋅、0.2mol溴化鋅和0.2mol醋酸鋅依次加入到10g去離子水中，?1

加熱至120℃溶解，自然冷卻至室溫得到總濃度為60molkg 的氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅水系

膠狀體。

[0015] (2)將步驟1得到的膠狀體在180℃條件下加熱5分鐘，冷卻可得固態(tài)電解質(zhì)，見(jiàn)圖1。

[0016] (3)將步驟1得到的膠狀體在180℃條件下加熱5分鐘，澆在聚四氟乙烯膜上，其上覆蓋第二層聚四氟乙烯膜，壓鐵塊，冷卻以獲得厚度為0.1mm的薄片。

[0017] (4)測(cè)得薄片電導(dǎo)率為10?6Sm?1。測(cè)試方法為：將鈦箔、固態(tài)電解質(zhì)薄片和鈦箔依次疊加到Swaglok電池模具中加壓熱封。使用交流阻抗方法測(cè)得其電阻，通過(guò)計(jì)算可得其電

導(dǎo)率。

[0018] (5)將鋅負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)薄片和石墨烯膜正極依次疊加到電池模具中加壓熱封。?1 ?1

得到的電池單體在0.1Ag 的電流密度下，其質(zhì)量比容量為40mAhg (基于正極活性物質(zhì)

計(jì)算)。

[0019] 本實(shí)施例的步驟3中，也可以將步驟2得到的固態(tài)進(jìn)行重新加熱至160～200攝氏度，熔化后進(jìn)行澆筑成型。

[0020] 實(shí)施例2：[0021] (1)將0.3mol氯化鋅、0.3mol溴化鋅和0.4mol醋酸鋅依次加入到10g去離子水中，?1

加熱至130℃溶解，自然冷卻至室溫得到總濃度為100molkg 的氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅水

系膠狀體。

[0022] (2)將步驟1得到的膠狀體在180℃條件下加熱5分鐘，澆在聚四氟乙烯膜上，其上覆蓋第二層聚四氟乙烯膜，壓鐵塊，冷卻以獲得厚度為0.1mm的薄片。

[0023] (3)測(cè)得其電導(dǎo)率為8×10?7Sm?1。[0024] (4)將鋅負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)薄片和膨脹石墨正極依次疊加到電池模具中加壓熱封。?1 ?1

得到的電池單體在0.1Ag 的電流密度下，其質(zhì)量比容量為30mAhg (基于正極活性物質(zhì)

計(jì)算)。

[0025] 實(shí)施例3：[0026] (1)將0.2mol氯化鋅、0.2mol溴化鋅和0.2mol醋酸鋅依次加入到10g去離子水中，?1

加熱至120℃溶解，自然冷卻至室溫得到總濃度為60molkg 的氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅水系

膠狀體。

[0027] (2)將步驟1得到的膠狀體在160℃條件下加熱10分鐘，澆在聚四氟乙烯膜上，其上覆蓋第二層聚四氟乙烯膜，壓鐵塊，冷卻以獲得厚度為0.1mm的薄片。

[0028] (3)測(cè)得其電導(dǎo)率為10?6Sm?1。[0029] (4)將鋅負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)薄片和石墨烯膜正極依次疊加到電池模具中加壓熱封。?1 ?1

得到的電池單體在0.1Ag 的電流密度下，其質(zhì)量比容量為38mAhg (基于正極活性物質(zhì)

計(jì)算)。

[0030] 實(shí)施例4：[0031] (1)將0.3mol氯化鋅、0.3mol溴化鋅和0.4mol醋酸鋅依次加入到10g去離子水中，?1

加熱至120℃溶解，自然冷卻至室溫得到總濃度為100molkg 的氯化鋅?溴化鋅?醋酸鋅水

系膠狀體。

[0032] (2)將步驟1得到的膠狀體在200℃條件下加熱1分鐘，澆在聚四氟乙烯膜上，其上覆蓋第二層聚四氟乙烯膜，壓鐵塊，冷卻以獲得厚度為0.1mm的薄片。

[0033] (3)測(cè)得其電導(dǎo)率為6×10?7Sm?1。[0034] (4)將鋅負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)薄片和天然石墨正極依次疊加到電池模具中加壓熱封。?1 ?1

得到的電池單體在0.1Ag 的電流密度下，其質(zhì)量比容量為2mAhg 。