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  本发明属于电池领域，具体涉及一种用于锌离子电池的电解液及其制备方法和应用。

  1、锌离子电池因具有安全性高、成本低、制造工艺简单、锌元素在地壳中含量丰富、锌金属高达820mah·g-1的理论容量等优势，已引起了广泛关注。然而，锌离子电池中的不规则的枝晶生长、析氢、腐蚀等副反应的发生阻碍了其在传统水系电解质中的长期可逆性，尤其是当锌离子电池在低温或者高温条件下工作时，以上问题更严重。具体而言，在低温条件下，水系电解质容易结冰，导致离子迁移率降低、对电极的润湿性不足，以及电极/电解质界面接触变差等问题；相反，温度上升会加速锌金属负极的热力学和动力学，导致锌负极自发腐蚀和析氢加剧。这一些因素极度影响锌离子电池的稳定性，导致锌离子电池在宽温域下可逆性不足并快速失效。迄今为止，人们探索了各种策略用于提升锌离子电池在宽温域下的性能，其中，电解液优化策略是最简单、最有效的方法，如高熵电解质、高浓电解质、深共晶电解质以及离子液体。目前的电解质优化策略虽能在某些特定的程度上拓宽锌离子电池的工作时候的温度范围，但是其具有成本高、操作复杂、电池性能差等缺点，不利于大规模锌离子电池的实际的需求，限制了宽温域锌离子电池的发展。

  1、为了克服上述现存技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种电解液。

  6、本发明的第一个方面提供了一种电解液，包括电解质盐、共溶剂和水；所述共溶剂包括二丙二醇甲醚。

  7、本发明中的共溶剂可以与水相互作用，减弱水分子间的氢键作用，破坏水分子间形成的氢键网络，抑制水分子的活性，由于水的热力学稳定性主要依赖于水分子中o─h共价键的强度，因此，减弱电解质中水分子间氢键的强度有助于提高电解液的热力学稳定性，使电解液具有耐低温和耐高温的作用，使含有该电解液的锌离子电池在宽温度范围内稳定工作。二丙二醇甲醚具有稳定性高、粘度低、水溶解度高以及液相温度范围宽(-80～190℃)的优点。二丙二醇甲醚的加入调节了锌离子的溶剂化结构，增强了二丙二醇甲醚与水的相互作用，并减弱水分子间的氢键，进而抑制了水的活性，提高了电解液热力学稳定性。在水系电解液中引入二丙二醇甲醚，能够最终靠改变水系电解液中zn[h2o]62+的溶剂化结构，即二丙二醇甲醚共溶剂取代部分水形成新的zn[[h2o]n[二丙二醇甲醚]m]2+溶剂化结构而进入zn2+离子的溶剂化壳层中，降低水的活性，从而缓解了电解液在较低温度下的冻结问题以及较高温度下的析氢等副反应，将其应用在可充电水系锌基电池中，增强了宽温度范围下锌电池的可逆性以及循环稳定性。

  8、优选地，所述共溶剂还包括丙二醇甲醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、三丙二醇甲醚、三丙二醇二甲醚中的至少一种。

  9、优选地，所述电解质盐选自锌盐、锂盐、钠盐、钙盐、镁盐、钾盐。本发明中的电解液可以适用于锌离子电池、锂离子电池、钠离子电池、钙离子电池、镁离子电池、钾离子电池

  10、优选地，所述锌盐选自硫酸锌、甲磺酸锌、三氟甲烷磺酸锌、双三氟甲烷磺酸亚胺锌、氯化锌、六氟硅酸锌、高氯酸锌、硝酸锌、四氟硼酸锌中的至少一种。本发明中的锌盐一方面在电解液中的溶解度高，另一方面不会与共溶剂发生化学反应。

  11、优选地，所述共溶剂与水的体积比为1：(0.001～999)；进一步优选地，所述共溶剂与水的体积比为1：(1～10)；更优选地，所述共溶剂与水的体积比为1：(1～5)。

  12、优选地，所述电解质盐的浓度为0.5～3mol/l。在该浓度范围内，有利于降低电解液的成本和粘度，且可以使电解液具有较高的离子电导率。

  13、优选地，所述水为去离子水；进一步优选地，所述水为电阻为18～25mω的超纯水。

  14、本发明的第二个方面提供了本发明第一个方面所述的电解液的制备方法，包括以下步骤：

  17、本发明的第三个方面提供了一种锌离子电池，包括本发明第一个方面所述的电解液。

  18、优选地，所述锌离子电池的工作时候的温度为-20℃～40℃。本发明中的锌离子电池可以在-20℃～40℃的宽温度区间内稳定工作，具有宽温域的特点。

  20、优选地，所述阳极的材料选自锌箔、锌粉、锌网、锌合金。该阳极能轻松实现锌离子的可逆脱嵌，价格低，可用于大规模制备。

  22、优选地，所述阴极的材料选自五氧化二钒、碘化锌、钒酸钠、含氮氧的有机物、金属铜、金属锌中的至少一种。本发明中阴极材料具备成本低，结构稳定，温度适应性好等优点。

  23、优选地，所述隔膜选自玻璃纤维隔膜、纤维素隔膜、滤纸、pp隔膜。隔膜用于将阳极和阴极材料隔开，且在宽温域下电池充放电过程中能保持稳定，具有电子绝缘性和高离子导通性等优点。

  24、本发明的第四个方面提供了本发明第一个方面提供的电解液在电池领域中的应用。

  25、本发明的有益效果是：本发明中的电解液采用二丙二醇甲醚作为共溶剂，可缓解锌负极与水相关的副反应，同时保留水性电解质的诸多优点，例如：离子电导率高、价格低。二丙二醇甲醚的存在可降低水系电解液的冰点、抑制较高温度下的析氢等副反应，来提升了锌离子电池的工作时候的温度范围，增强了锌离子电池全气候应用的潜力，此外，二丙二醇甲醚的存在还增加了锌离子电池在宽温域下的循环稳定性和可逆性，使含有本发明中电解液的锌离子电池能够长时间在较宽的温度范围内稳定循环。

  26、本发明中的制备方法具有工艺简单、制备成本低、配制过程可重复性强等特点，便于大规模生产。

  1.一种电解液，其特征是：包括电解质盐、共溶剂和水；所述共溶剂包括二丙二醇甲醚。

  2.根据权利要求1所述的电解液，其特征是：所述共溶剂还包括丙二醇甲醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、三丙二醇甲醚、三丙二醇二甲醚中的至少一种。

  3.根据权利要求1所述的电解液，其特征是：所述电解质盐选自锌盐、锂盐、钠盐、钙盐、镁盐、钾盐。

  4.根据权利要求3所述的电解液，其特征是：所述锌盐选自硫酸锌、甲磺酸锌、三氟甲烷磺酸锌、双三氟甲烷磺酸亚胺锌、氯化锌、六氟硅酸锌、高氯酸锌、硝酸锌、四氟硼酸锌中的至少一种。

  5.根据权利要求1所述的电解液，其特征是：所述共溶剂与水的体积比为1：(0.001～999)。

  6.根据权利要求1所述的电解液，其特征是：所述电解质盐的浓度为0.5～3mol/l。

  7.权利要求1～6任一项所述的电解液的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

  9.根据权利要求8所述的锌离子电池，其特征是：所述锌离子电池的工作时候的温度为-20℃～40℃。

  本发明公开了一种用于锌离子电池的电解液及其制备方法和应用，所述电解液包括电解质盐、共溶剂和水；所述共溶剂包括二丙二醇甲醚。本发明中的电解液采用二丙二醇甲醚作为共溶剂，可缓解锌负极与水相关的副反应，同时保留水性电解质的诸多优点，例如：离子电导率高、价格低。二丙二醇甲醚的存在可降低水系电解液的冰点、抑制较高温度下的析氢等副反应，来提升了锌离子电池的工作时候的温度范围，增强了锌离子电池全气候应用的潜力，此外，二丙二醇甲醚的存在还增加了锌离子电池在宽温域下的循环稳定性和可逆性，使含有本发明中电解液的锌离子电池能够长时间在较宽的温度范围内稳定循环。

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