權(quán)利要求書： 1.一種應(yīng)用電解液制備水系電池的方法，將金屬鎳鍍層的電解液作為負極電解液，所

2+

述電解液包括：Ni 離子、硼酸根離子和添加劑的水溶液；

其中，所述添加劑用于促進電鍍層的剝離，所述添加劑包括氯化鉀、氯化鈉和氯化鋰中的一種或多種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，

2+

所述Ni 離子的濃度范圍為0.01～10mol/L；

所述硼酸根離子的濃度范圍為0.0001～10mol/L。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，

2+

所述Ni 離子的濃度范圍為1?4mol/L；

所述硼酸根離子的濃度范圍為0.1?0.4mol/L。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，所述添加劑的濃度范圍為0.01?10mol/L。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述添加劑的濃度范圍為1?4mol/L。

說明書： 用于金屬鎳鍍層的電解液及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請涉及電化學技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于金屬鎳鍍層的電解液及其應(yīng)用。背景技術(shù)[0002] 金屬是人類文明中最常見的材料之一，與各個時代的各種應(yīng)用都息息相關(guān)。因此，金屬的生產(chǎn)工藝也十分成熟，根據(jù)金屬的不同性質(zhì)，主要分為物理方法、化學方法和電化學方法。電鍍(或者叫做電沉積)是一種具有悠久歷史的電化學方法，通過外加電源，在導(dǎo)電基底上制造金屬涂層。[0003] 近些年來，電沉積原理廣泛應(yīng)用于各個方面，比如生活中的智能變色玻璃，工業(yè)上的金屬保護涂層，能源儲存中的二次電池金屬負極等等。然而，目前的電沉積金屬鍍層不均勻，在工業(yè)裝飾方面影響嚴重，而且退鍍采用化學退鍍方法，使得鍍液無法循環(huán)利用，對環(huán)境造成一定的污染。此外，常用的電鍍不均勻?qū)τ谀茉磧Υ骖I(lǐng)域影響也十分嚴重，比如常見的水系鋅負極枝晶問題等等。因此，開發(fā)高度可逆的金屬電鍍液是十分有必要的。發(fā)明內(nèi)容[0004] (一)要解決的技術(shù)問題[0005] 針對上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N用于金屬鎳鍍層的電解液及其應(yīng)用，用于至少部分解決金屬鎳鍍層不均勻、鍍液無法循環(huán)利用等技術(shù)問題。[0006] (二)技術(shù)方案[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本申請的技術(shù)方案如下：[0008] 作為本申請的一方面，提供了一種用于金屬鎳鍍層的電解液，包括：Ni2+離子、硼酸根離子和添加劑的水溶液；[0009] 其中，所述添加劑用于促進電鍍層的剝離。[0010] 在其中一個實施例中，所述添加劑包括氯化鉀、氯化鈉和氯化鋰中的一種或多種。[0011] 在其中一個實施例中，所述Ni2+離子的濃度范圍為0.01～10mol/L；[0012] 所述硼酸根離子的濃度范圍為0.0001～10mol/L。[0013] 在其中一個實施例中，所述Ni2+離子的濃度范圍為1?4mol/L；[0014] 所述硼酸根離子的濃度范圍為0.1?0.4mol/L。[0015] 在其中一個實施例中，所述添加劑的濃度范圍為0.01?10mol/L。[0016] 在其中一個實施例中，所述添加劑的濃度范圍為1?4mol/L。[0017] 作為本申請的第二方面，提供一種應(yīng)用上述電解液在基底上電鍍的方法。[0018] 在其中一個實施例中，所述基底包括碳氈、碳紙、碳布、石墨氈、石墨烯膜、石墨烯網(wǎng)、碳納米管膜、碳納米管紙、導(dǎo)電活性碳膜、介孔碳膜、導(dǎo)電石墨板、導(dǎo)電石墨網(wǎng)中的一種或多種的復(fù)合物。[0019] 在其中一個實施例中，所述基底還包括鐵、鈷、銅、鋅、金、鉑、銀、鈦金屬中的一種。[0020] 作為本申請的第三方面，提供一種應(yīng)用上述電解液制備水系電池的方法。[0021] (三)有益效果[0022] 本申請中的電解液展現(xiàn)出很高的庫倫效率，采用本申請中的電解液進行電鍍時，2+

溶液中的Ni 在相應(yīng)基底上發(fā)生還原反應(yīng)，生成均勻無枝晶的球狀沉淀到基底上，可以直接通過電鍍的方法得到平整的金屬鎳鍍層。

[0023] 剝離時，因為電解液中添加劑的促進作用，電沉積的金屬鎳鍍層可以均勻完全溶解，使得金屬鎳鍍層能夠輕易剝離。因此，在電鍍之后的電解液完全可以再用來電化學退鍍，退鍍之后電解液基本恢復(fù)初始狀態(tài)，使得電解液展現(xiàn)出高度的可逆性，達到可以循環(huán)利用的目的，大大節(jié)約了使用成本。[0024] 另外，本申請中的金屬鎳電解液為水系電池儲能領(lǐng)域提供了嶄新的負極電解液，拓寬了水系電池的電化學反應(yīng)機理。附圖說明[0025] 圖1是本申請的電解液在銅片上電鍍剝離的光學照片。[0026] 圖2是本申請的電解液在碳基底上電鍍的掃描電子顯微鏡照片。[0027] 圖3是本申請的電解液在碳基底上電鍍剝離電化學曲線圖。[0028] 圖4是采用本申請的電解液組裝成的水系電池的充放電性能圖。具體實施方式[0029] 為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本申請作進一步的詳細說明。[0030] 根據(jù)本申請的實施例，提供了一種用于金屬鎳鍍層的電解液，包括：Ni2+離子、硼酸根離子和添加劑的水溶液；[0031] 其中，添加劑用于促進電鍍層的剝離。[0032] 本申請中的電解液展現(xiàn)出超高的庫倫效率，采用本申請中的電解液進行電鍍時，2+

溶液中的Ni 在相應(yīng)基底上發(fā)生還原反應(yīng)，生成均勻無枝晶的球狀沉淀到基底上，可以直接通過電鍍的方法得到平整的金屬鎳鍍層。

[0033] 剝離時，因為電解液中添加劑的促進作用，電沉積的金屬鎳鍍層可以均勻完全溶解，使得金屬鎳鍍層能夠輕易剝離。因此，在電鍍之后的電解液完全可以再用來電化學退鍍，退鍍之后電解液基本恢復(fù)初始狀態(tài)，使得電解液展現(xiàn)出高度的可逆性，達到可以循環(huán)利用的目的，大大節(jié)約了使用成本。[0034] 另外，本申請中的金屬鎳電解液為水系電池儲能領(lǐng)域提供了嶄新的負極電解液，拓寬了水系電池的電化學反應(yīng)機理。[0035] 在其中一個實施例中，Ni2+離子的濃度范圍為0.01～10mol/L；進一步可選為1?4mol/L。

[0036] 在其中一個實施例中，硼酸根離子的濃度范圍為0.0001～10mol/L；進一步可選為0.1?0.4mol/L。

[0037] 在其中一個實施例中，添加劑的濃度范圍為0.01?10mol/L；進一步可選為0.1?0.4mol/L。

[0038] 在其中一個實施例中，添加劑可選為氯化鉀、氯化鈉和氯化鋰中的一種或多種。[0039] 本實施例中的電鍍剝離過程中，每一次充電過程都會產(chǎn)生沉積的金屬鎳，隨后的放電過程，由于氯離子的促進作用，金屬鎳又會完全溶解到溶液中。換言之，每次充放循環(huán)后，電解液活性物質(zhì)都會得到再生，因此電解液可以循環(huán)往復(fù)利用。[0040] 作為本申請的第二方面，提供一種應(yīng)用上述電解液在基底上電鍍的方法。[0041] 在其中一個實施例中，所述基底包括碳氈、碳紙、碳布、石墨氈、石墨烯膜、石墨烯網(wǎng)、碳納米管膜、碳納米管紙、導(dǎo)電活性碳膜、介孔碳膜、導(dǎo)電石墨板、導(dǎo)電石墨網(wǎng)中的一種或多種的復(fù)合物。[0042] 在其中一個實施例中，所述基底還包括鐵、鈷、銅、鋅、金、鉑、銀、鈦金屬中的一種。[0043] 本申請的電解液具有良好的可逆性，在工業(yè)鍍層裝飾方面具有較高的應(yīng)用價值。[0044] 作為本申請的第三方面，提供一種應(yīng)用上述電解液制備水系電池的方法。[0045] 本申請所提供電解液具有高度的可逆性，可以循環(huán)利用，因此產(chǎn)生的高庫倫效率2+

行為也可以拓展到水系金屬電池領(lǐng)域；另外，Ni /Ni具有合適的理論電位和較高的理論比容量，很適合用作水系電池負極。

[0046] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本申請做進一步的說明：[0047] 實施例1[0048] 采用含有1mol/LNi2+離子、0.1mol/L硼酸根離子和1mol/LKCl的電解液，以鍍鎳銅片為基底，以銅片為工作電極，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍剝離實驗，結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看到，電鍍后銅片由原始的黃色變成黑色，在剝離之后，銅片又恢復(fù)至本來的顏色，且電鍍剝離都十分均勻。因此，通過電鍍剝離前后明顯的表面顏色及形貌的改變，可以推斷出本實施例中的電解液實現(xiàn)了良好的鎳電鍍剝離，具有良好的可逆性。[0049] 實施例2[0050] 采用含有2mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LNaCl電解液，以鍍鎳銅片為基底，以銅片為工作電極，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍剝離實驗，實驗結(jié)果與圖1類似，即本實施例中的銅片在電鍍剝離前后，其表面顏色及形貌具有明顯的改變，說明本實施例中的電解液實現(xiàn)了良好的鎳電鍍剝離，具有良好的可逆性。[0051] 實施例3[0052] 采用含有4mol/LNi2+離子、0.4mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以鍍鎳銅片為基底，以銅片為工作電極，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍剝離實驗，實驗結(jié)果與圖1類似，即本實施例中的銅片在電鍍剝離前后，其表面顏色及形貌具有明顯的改變，說明本實施例中的電解液實現(xiàn)了良好的鎳電鍍剝離，具有良好的可逆性。[0053] 實施例4[0054] 采用含有1mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以碳布為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍實驗，電鍍之后的形貌如圖2所示。通過觀察圖2可以看出，電鍍到碳布上的金屬鎳成小顆粒堆積狀，且分布十分均勻，具有良好的均一性，并且呈現(xiàn)出無枝晶的特性，說明采用本實施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。

[0055] 實施例5[0056] 采用含有2mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以碳布為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍實驗，電鍍之后的形貌與圖2類似，說明采用本實施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。[0057] 實施例6[0058] 采用含有3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和2mol/LLiCl的電解液，以碳納米纖維為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍實驗，電鍍之后的形貌與圖2類似，說明采用本實施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。[0059] 實施例7[0060] 采用含有4mol/LNi2+離子和0.4mol/L硼酸根離子和1.5mol/LLiCl的電解液，以碳紙為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍實驗，電鍍之后的形貌與圖2類似，說明采用本實施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。[0061] 實施例8[0062] 采用含有2mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和3mol/LLiCl的電解液，以碳布為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍剝離測試，測試如圖3所示。由圖3可以看出，圖?23中出現(xiàn)非常典型的金屬電鍍剝離曲線，并且在沉積0.5mAhcm 之后，溶解的量超過?2

0.495mAhcm ，庫倫效率高達99％，展現(xiàn)出良好的高度可逆性。

[0063] 實施例9[0064] 采用含有1mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和4mol/LLiCl的電解液，以碳納米纖維為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍剝離測試，測試結(jié)果與圖3類似，說明采用本實施例中的電解液能夠呈現(xiàn)出良好的庫倫效率，具有良好的高度可逆性。[0065] 實施例10[0066] 采用含有3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl電解液，以金屬鉑片為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍剝離測試，測試結(jié)果與圖3類似，說明采用本實施例中的電解液能夠呈現(xiàn)出良好的庫倫效率，具有良好的高度可逆性。[0067] 實施例11[0068] 采用含有3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以金屬銅片為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進行恒電流電鍍剝離測試，測試結(jié)果與圖3類似，說明采用本實施例中的電解液能夠呈現(xiàn)出良好的庫倫效率，具有良好的高度可逆性。[0069] 實施例12[0070] 一種水系電池，包括[0071] 正極電解液，包括1mol/LMnSO4和0.05mol/LH2SO4；[0072] 負極電解液，包括3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl；[0073] 負極，采用碳布；[0074] 正極，采用二氧化錳；[0075] 隔膜，采用陽離子交換膜。[0076] 將上述正極電解液、負極電解液、負極、正極和隔膜組裝成電池，進行恒流充放電倍率測試，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，電池在不同倍率下的放電平臺十分良好，在2 2

0.5mA/cm的放電電流密度的情況下，電壓平臺高達1.5，庫倫效率接近100％。在1.0mA/cm

2

和2.0mA/cm時，放電平臺仍可以達到1.2以上，說明本實施例制備的電池具有良好的放電平臺和倍率性能。

[0077] 實施例13[0078] 一種水系電池，包括[0079] 正極電解液，包括1mol/LMnSO4和0.1mol/LH2SO4；[0080] 負極電解液，包括2mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl；[0081] 負極，采用碳氈；[0082] 正極，采用二氧化錳；[0083] 隔膜，采用陽離子交換膜。[0084] 將上述正極電解液、負極電解液、負極、正極和隔膜組裝成電池，進行恒流充放電倍率測試，結(jié)果與圖4類似，表現(xiàn)出良好的放電平臺和倍率性能。[0085] 實施例14[0086] 一種水系電池，包括[0087] 正極電解液，包括2mol/LMnSO4和0.05mol/LH2SO4；[0088] 負極電解液，包括1mol/LNi2+離子和0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl；[0089] 負極，采用碳納米纖維；[0090] 正極，采用二氧化錳；[0091] 隔膜，采用陽離子交換膜。[0092] 將上述正極電解液、負極電解液、負極、正極和隔膜組裝成電池，進行恒流充放電倍率測試，結(jié)果與圖4類似，表現(xiàn)出良好的放電平臺和倍率性能。[0093] 以上所述的具體實施例，對本申請的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本申請的具體實施例而已，并不用于限制本申請，凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。