權(quán)利要求書： 1.二次鋅鎳電池用電解液，其特征在于，包括如下重量百分比的組分：25?50w％的堿，

0.01?5w％的LiOH和/或鋰鹽，0.1?5w％的硼酸和/或硼酸鹽，0.01?1w％的含鋁物質(zhì)，5?

15w％的ZnO，0.005?0.03w％的SiO2，余量為純水；所述含鋁物質(zhì)為Al單質(zhì)、Al(OH)3、Al2O3、AlF3中的一種或者多種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋅鎳電池用電解液，其特征在于，所述堿為工業(yè)級氫氧化鉀、工業(yè)級氫氧化鈉中的一種或者兩種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋅鎳電池用電解液，其特征在于，所述鋰鹽為碳酸鋰。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋅鎳電池用電解液，其特征在于，所述堿的純度≥

99.9％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋅鎳電池用電解液，其特征在于，SiO2為氣相二氧化硅。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次鋅鎳電池用電解液，其特征在于，所述純水為工業(yè)用純水，其25℃電阻率0.1?1.0×10cm，含鹽量為1?5mg/L。

說明書： 二次鋅鎳電池用電解液技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種電池電解液，尤其是涉及鋅鎳電池用電解液。背景技術(shù)[0002] 鋅鎳電池的研究開始于1887年，現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史了，全球相關(guān)專家都進(jìn)行了較為深入的研究，鋅鎳電池在市場上也出現(xiàn)了相關(guān)的使用。鋅鎳電池作為一種新型

的二次堿性電池，具有安全性高，不會出現(xiàn)燃燒和爆炸。質(zhì)量比能量密度較高，可達(dá)到80?

120Wh/kg，遠(yuǎn)高于鉛酸電池和鎘鎳電池，接近于目前的磷酸鐵鋰商品電池。其次，鋅鎳電池

無毒無污染，而且，鋅作為電池的負(fù)極的主要材料，全球含量高，價格低廉。再次，鋅鎳電池

具有高倍率性能，可進(jìn)行大電流的充放。鋅鎳電池還具有低溫性能良好，使其成為動力電池

領(lǐng)域最具潛力的電池之一。

[0003] 但是，鋅鎳電池一直未能真正的產(chǎn)業(yè)化，成為市場的第五種電池。其主要原因是鋅鎳電池的循環(huán)性能較差，在鋅鎳電池循環(huán)性過程中，鋅負(fù)極表面生長出鋅枝晶刺穿隔膜，造

成電池短路，其次鋅電極會出現(xiàn)溶解和變形等情況。這些情況的出現(xiàn)，主要原因均可以歸結(jié)

為鋅電極自身的缺陷，即鋅電極在放電時生成氧化鋅和氫氧化鋅，而鋅鎳電池的電解液為

強(qiáng)堿性電解液，這樣就造成了氧化鋅和氫氧化鋅溶解在電解液中。隨著電池循環(huán)的進(jìn)行，枝

晶生長更為嚴(yán)重，短路的出現(xiàn)，電池充放電容量急劇降低，循環(huán)壽命提前終止。

[0004] 為了解決鋅鎳電池的以上問題，研究人員在以下三個方面進(jìn)行了相關(guān)研究：①對鋅電極材料的改性，包括氧化鋅的包覆摻雜等、②電解液配方的設(shè)計、③采用使用新型的防

枝晶隔膜。在目前的研究中，三個方向都得到了相應(yīng)的改進(jìn)和電池性能的提高。電解液的改

進(jìn)對抑制鋅電極溶解的效果最為明顯。

[0005] 專利號為US4224391的美國專利公開了一種鋅鎳電解液配方，在堿溶液中加入硼酸、磷酸或砷酸中的一種或多種，以使得制得的鋅鎳電池的循環(huán)壽命提高，循環(huán)壽命約為

200次，但其循環(huán)壽命仍然不能完全滿足需求。

[0006] 專利號為CN201510604420中公開了一種鋅鎳電池電解液配方，在電解液中加入了一定量的鉍化合物，鉍離子溶解在電解液體系內(nèi)，在與鋅電極接觸后，能夠在鋅電極表面沉

積并形成一層含鉍的致密的保護(hù)膜，這層保護(hù)膜能夠?qū)\電極上的鋅固定在電極表面，從

根本上阻止其溶解在電解液中，使鋅電極的溶解降到了最低。其次，在電解液中添加一定的

氟離子，能夠進(jìn)一步減小鋅電極的溶解，降低電解液中鋅的溶解度。但氟離子的存在易腐蝕

以鋁板為電極的陰極，限制了該電解液的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠降低鋅電極溶解，抑制鋅枝晶生長的二次鋅鎳電池用電解液。

[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種二次鋅鎳電池用電解液，包括如下重量百分比的組分：

[0009] 25?50w％的堿，0.01?5w％的LiOH和/或鋰鹽，0.1?5w％的硼酸和/或硼酸鹽，0.01?1w％的含鋁物質(zhì)，5?15w％的ZnO，0.005?0.03w％的SiO2，余量為純水。

[0010] 進(jìn)一步地，含鋁物質(zhì)為Al單質(zhì)、Al(OH)3、Al2O3、AlF3中的一種或者多種。[0011] 進(jìn)一步地，堿為工業(yè)級氫氧化鉀、工業(yè)級氫氧化鈉中的一種或者兩種。[0012] 進(jìn)一步地，鋰鹽為碳酸鋰。[0013] 進(jìn)一步地，堿的純度≥99.9％。[0014] 進(jìn)一步地，SiO2為氣相二氧化硅。[0015] 進(jìn)一步地，純水為工業(yè)用純水，其電阻率(25℃)0.1?1.0×10cm，含鹽量為1?5mg/L。

[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：本發(fā)明在可充電鋅鎳電池用電解液中加入含鋁物，鋁在電解液中，對于鋅沉積的形貌有影響，可以有效的抑制鋅晶粒生長，Al加入到電解液中，

在電化學(xué)循環(huán)時，首先還原成Al單質(zhì)，使鋅負(fù)極具有更高導(dǎo)電率，且鋁對于鋅沉積的形貌有

影響，可以抑制鋅晶粒生長，來改善鋅電極性能。從而改善鋅電極性能。電解液為高堿高濃

度電解液，可為電池帶來優(yōu)異的倍率性能，電解液濃度的增加，提高了電池的能量密度，容

+

量保持率提高。此外在電解液中加入LiOH，Li進(jìn)入Ni(OH)2的晶格，并且提高質(zhì)子的遷移能

+ + +

力，Li的離子體積更小于K 的體積，能夠有效的抑制K的摻入，使晶格中的電解液得到穩(wěn)

2+ 3+ +

定，在充放電過程中提高了Ni 與Ni 的轉(zhuǎn)化效率，提高鎳正極的循環(huán)性能。Li還可以降低

電解液或者電極中的雜質(zhì)Fe的毒化作用，影響電池效率。在電解液中加入SiO2后，與電解液

2+

形成SiO3 ，增加電解液的粘度，降低電解液的流動性，從而降低活性物質(zhì)在電解液中的溶

解度，減緩鋅電極的變形，更加有利于電極電流的分布均勻。在電解液中加入H3BO3和/或硼

2? 2?

酸鹽后，H3BO3和/或硼酸鹽在堿液中形成B4O7 ，B4O7 的存在可以對ZnO在電極表面的吸附

有阻礙作用，抑制鋅電極的鈍化，從而提高鋅電極的充放電性能。

附圖說明[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的充放電效率測試結(jié)果。[0018] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的充放電效率測試結(jié)果。[0019] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的充放電效率測試結(jié)果。[0020] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的充放電效率測試結(jié)果。具體實(shí)施方式[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。[0022] 為解決鋅鎳電池枝晶生長的問題，本發(fā)明提供了一種二次鋅鎳電池用電解液，組成為25?50w％的堿溶液，0.01?5w％的LiOH，0.1?5w％的硼酸和/或硼酸鹽，0.01?1w％的含

鋁物質(zhì)，5?15w％的ZnO，0.005?0.03w％的SiO2，余量為純水。采用上述配方電解液的原因

是，本發(fā)明在可充電鋅鎳電池用電解液中加入了一定量的含鋁物，鋁在電解液中，對于鋅沉

積的形貌有影響，可以有效的抑制鋅晶粒生長，從而改善鋅電極性能。

[0023] 其次，電解液使用高濃度電解液，堿度的增加，可為電池帶來了優(yōu)異的倍率性能，電池殼進(jìn)行大電流的充放。電解液濃度的增加，提高了電池的能量密度，容量保持率提高。

[0024] 再次，在電解液中加入LiOH可以提高電池性能。Li+進(jìn)入Ni(OH)2的晶格，并且提高+ + +

質(zhì)子的遷移能力，Li的離子體積更小于K的體積，能夠有效的抑制K的摻入，使晶格中的電

2+ 3+ +

解液得到穩(wěn)定，在充放電過程中提高了Ni 與Ni 的轉(zhuǎn)化效率，提高鎳正極的循環(huán)性能。Li

還可以降低電解液或者電極中的雜質(zhì)Fe的毒化作用，避免Fe與鋅共沉積形成微電池、降低

氫析出電位，使鋅反溶，降低電流效率。然而LiOH的濃度過高也會危害電池的性能。主要是

由于LiOH的離子導(dǎo)電率低，過大的Li離子濃度，則會使電池的工作電壓降低。

[0025] 在電解液中加入SiO2后，與電解液形成SiO32+，增加電解液的粘度，降低電解液的流動性，從而降低活性物質(zhì)在電解液中的溶解度，減緩鋅電極的變形，更加有利于電極電流

的分布均勻。

[0026] 在電解液中加入H3BO3和/或硼酸鹽后，H3BO3和/或硼酸鹽與堿液形成B4O72?，B4O72?的存在可以對ZnO在電極表面的吸附有阻礙作用，抑制鋅電極的鈍化，從而提高鋅電極的充

放電性能。

[0027] 實(shí)施例1[0028] 35w％的堿(工業(yè)級氫氧化鉀)，2w％的LiOH，2w％的硼酸，0.1w％的Al(OH)3，10w％的ZnO，0.01w％的SiO2，余量為水。

[0029] 將以上物質(zhì)按照一定的順序加入到純水中，攪拌冷卻，直至無沉淀產(chǎn)生后，定容，按照電池制造技術(shù)要求加入到10AH電池中化成，使用1C的電流進(jìn)行和電池的循環(huán)試驗(yàn)。結(jié)

果如圖1所示?？芍趯﹄姵亟?jīng)過1250次循環(huán)后，電池的充放電效率仍然還保持在95％以

上，電池的循環(huán)性能良好。

[0030] 實(shí)施例2[0031] 45w％的堿(工業(yè)級氫氧化鉀)，1w％的LiOH，1w％的硼酸和/或硼酸鹽，0.2w％的Al2O3，12w％的ZnO，0.005w％的SiO2，余量為水。

[0032] 將以上物質(zhì)按照一定的順序加入到純水中，攪拌冷卻，直至無沉淀產(chǎn)生后，定容，按照電池制造技術(shù)要求加入到10AH電池中化成，使用1C的電流進(jìn)行和電池的循環(huán)試驗(yàn)。結(jié)

果如圖2所示。可知，在對電池經(jīng)過1250次循環(huán)后，電池的充放電效率仍然還保持在90％以

上，電池的循環(huán)性能良好。

[0033] 實(shí)施例3[0034] 40w％的堿(工業(yè)級氫氧化鉀)，1.5w％的LiOH，1.5w％的硼酸和/或硼酸鹽，0.1w％的AlF3，15w％的ZnO，0.01w％的SiO2，余量為水。

[0035] 將以上物質(zhì)按照一定的順序加入到純水中，攪拌冷卻，直至無沉淀產(chǎn)生后，定容，按照技術(shù)要求加入到10AH電池中化成，使用1C的電流進(jìn)行和電池的循環(huán)試驗(yàn)。結(jié)果如圖3所

示。可知，在對電池經(jīng)過1250次循環(huán)后，電池的充放電效率仍然還保持在85％以上，電池的

循環(huán)性能良好。

[0036] 實(shí)施例4[0037] 將實(shí)施例1的電解液配方加入到鋅鎳電池(2v10Ah)，進(jìn)行大電流充放循環(huán)試驗(yàn)，即1C(10A)的電流進(jìn)行沖放，結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，電池循環(huán)了約1200次，電池的

效率仍然在95％以上，并且未出現(xiàn)效率衰減的情況?？梢源_定，該電解液使用了大電流，電

池的高倍率性能優(yōu)越，隨著循環(huán)的進(jìn)行，電池的循環(huán)壽命顯著提高。目前最佳水平可達(dá)到

2000次左右。

[0038] 本發(fā)明實(shí)施例涉及到的材料、試劑和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如無特別說明，均為符合電池電解液領(lǐng)域的市售產(chǎn)品。

[0039] 以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的核心技術(shù)的前提下，還可以做出改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)

屬于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都

應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。