本發明涉及水系鋅離子電池電解液，具體涉及一種含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液及其應用。
背景技術：
1、隨著社會的持續發展，能源需求呈現出不斷增長的態勢，對各類能源以及大規模儲能系統的探索已然迫在眉睫。采用可持續且可充電的電池構建的經濟型儲能系統，能夠更為有效地應對多樣化的儲能場景。鋰離子電池(libs)憑借其高能量效率與高能量密度，在便攜式電子產品以及電動汽車領域占據著市場領先地位。然而，與揮發性、高昂制造成本以及易燃電解質相關的安全問題，嚴重制約了其可持續發展。水系鋅離子電池(azibs)能夠提供更高體積能量密度，因此成為了替代鋰離子電池的有力候選者。高負載鋅碘電池作為一種有潛力的新型儲能設備，因其高能量密度、低成本和環境友好等特點，引起了廣泛的研究興趣。
2、在過去的幾十年里，高負載鋅碘電池在實際應用中面臨著許多挑戰。高負載條件下，鋅負極容易形成枝晶，導致電池性能下降和安全隱患。解決這個問題需要優化電極結構、對電池隔膜進行改性、采用合適的電解質等方法；碘正極在充放電過程中容易發生溶解和流失，影響電池的循環壽命。提高碘正極的穩定性可以通過設計新型的正極材料、優化電極制備工藝等途徑。選擇合適的電解質對于提高高負載鋅碘電池的性能至關重要，同時還需要考慮電解質的離子電導率、穩定性和對電極的兼容性等因素。并且，azibs在高溫或低溫等極端環境中的應用也面臨著極大的挑戰，溫度升高會加速電解質/電極界面的副反應，從而造成熱失控的風險；溫度降低則會加劇azibs的極化，作為純水系電解液在零點以下極易發生凍結，從而限制離子轉移，內部開路，然后導致電池故障。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液及其應用，該電解液能夠有效抑制副反應問題，保護鋅負極，從而提高電池的容量和循環穩定性，并且能夠在寬溫度范圍高效運行。
2、本發明解決上述技術問題的技術方案如下：提供一種含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液，包括以下組分：高氯酸鋅、去離子水和醚基有機溶劑。
3、進一步，高氯酸鋅在電解液中的的濃度為0.5-3mol/l。
4、進一步，醚基有機溶劑為二乙二醇二甲醚或乙二醇二甲醚。
5、進一步，醚基有機溶劑在電解液中的體積分數為20％-60％。
6、進一步，含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液的制備方法為：將去離子水和醚基有機溶劑混合后加入高氯酸鋅混合均勻。
7、本發明還提供了上述含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液在水系鋅離子電池中的應用。
8、本發明還提供了一種水系鋅碘電池，其特征在于，包括含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液、隔膜和碘正電極材料。
9、進一步，隔膜為磺化聚醚砜隔膜，制備方法為：將聚醚砜、磺化聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和n,n-二甲基乙酰胺按質量比1.2-1.4：0.2：0.05：0.25：0.1：8.1混合，在60-70℃下攪拌加熱2-4h溶解得到紡絲溶液，然后裝入注射器中，在室溫下進行靜電紡絲，紡絲時的工作電壓和流量分別為19kv和1.5ml?h-1，針與收集器之間的距離為15厘米，制得磺化聚醚砜隔膜。
10、進一步，隔膜為磺化聚醚醚酮隔膜，制備方法為：將聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和n,n-二甲基乙酰胺按質量比1.2-1.4：0.2：0.05：0.25：0.1：8.1混合，在60-70℃下攪拌加熱2-4h溶解得到紡絲溶液，然后裝入注射器中，在室溫下進行靜電紡絲，紡絲時的工作電壓和流量分別為19kv和1.5ml?h-1，針與收集器之間的距離為15厘米，制得磺化聚醚砜隔膜。
11、采取進一步技術方案的有益效果是：經磺酸基改性的隔膜具有獨特的磺酸基，可與多碘負離子產生強烈的靜電相互作用，從而有效抑制界面的穿梭效應，有利于提高電池的容量和循環壽命。
12、進一步，碘正電極材料為超高負載碘正極，制備方法為：將導電炭黑與碘單質按質量比為20-40：60-80混合均勻，在真空70-90℃熱處理1-10h，再與導電炭黑和粘結劑按照質量比80：10：10均勻混合，輥壓到鈦網上，40℃干燥，制得超高負載碘正極。
13、采取進一步技術方案的有益效果是：超高負載碘正極具有高比表面積和良好導電性，可以提高電池的容量和循環穩定性，并且能夠在寬溫度范圍高效運行。
14、再進一步，導電炭黑為科琴黑和活性炭中的一種。
15、再進一步，粘結劑為聚四氟乙烯(ptfe)。
16、本發明具有以下有益效果：
17、1、本發明含醚基有機溶劑的電解液采用常規藥品，制備方法簡單，溶劑本身冰點低，降低了電解液冰點，應用于水系鋅離子電池顯示出了較好的可逆性以及優異的電化學性能，同時也拓寬了其工作溫域。
18、2、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚可以通過打破zn2+的溶劑化層結構、與水分子結合形成氫鍵網絡、抑制腐蝕和活性水分解引起的析氫反應等多個方面來綜合提升鋅離子電池的可逆性和安全性，使其獲得優異的電化學性能。
19、3、采用本發明含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液與高負載含碳的碘正電極組裝的全電池可以在單位體積或質量內存儲更多的能量，提高了電池的能量密度，并且顯示出更高的穩定循環性以及容量保持率，可以滿足各種高能量需求的應用場景。
1.一種含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，包括以下組分：高氯酸鋅、去離子水和醚基有機溶劑。
2.如權利要求1所述的含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述高氯酸鋅在電解液中的的濃度為0.5-3mol/l。
3.如權利要求1所述的含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述醚基有機溶劑為二乙二醇二甲醚或乙二醇二甲醚。
4.如權利要求1所述的含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，所述醚基有機溶劑在電解液中的體積分數為20％-60％。
5.如權利要求1所述的含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液，其特征在于，其制備方法為：將去離子水和所述醚基有機溶劑混合后加入高氯酸鋅混合均勻。
6.權利要求1-5任一項所述的含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液在水系鋅離子電池中的應用。
7.一種水系鋅碘電池，其特征在于，包括權利要求1所述的含醚基有機溶劑的水系鋅離子電池電解液、隔膜和碘正電極材料。
8.如權利要求7所述的水系鋅碘電池，其特征在于，所述隔膜為磺化聚醚砜隔膜，所述磺化聚醚砜隔膜的制備方法為：將聚醚砜、磺化聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和n,n-二甲基乙酰胺按質量比1.2-1.4：0.2：0.05：0.25：0.1：8.1混合，在60-70℃下攪拌加熱2-4h溶解得到紡絲溶液，然后裝入注射器中，在室溫下進行靜電紡絲，紡絲時的工作電壓和流量分別為19kv和1.5ml?h-1，針與收集器之間的距離為15厘米，制得磺化聚醚砜隔膜。
9.如權利要求7所述的水系鋅碘電池，其特征在于，所述隔膜為磺化聚醚醚酮隔膜，所述磺化聚醚醚酮隔膜的制備方法為：將聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和n,n-二甲基乙酰胺按質量比1.2-1.4：0.2：0.05：0.25：0.1：8.1混合，在60-70℃下攪拌加熱2-4h溶解得到紡絲溶液，然后裝入注射器中，在室溫下進行靜電紡絲，紡絲時的工作電壓和流量分別為19kv和1.5ml?h-1，針與收集器之間的距離為15厘米，制得磺化聚醚砜隔膜。
10.如權利要求7所述的水系鋅碘電池，其特征在于，所述碘正電極材料為超高負載碘正極，所述超高負載碘正極的制備方法為：將導電炭黑與碘單質按質量比為20-40：60-80混合均勻，在真空70-90℃熱處理1-10h，再與導電炭黑和粘結劑按照質量比80：10：10均勻混合，輥壓到鈦網上，40℃干燥，制得超高負載碘正極。