技术特征：
1.一种耐低温水系锌离子电池，其特征在于包括正极、负极和耐低温电解液；所述耐低温电解液中的电解质包括阳离子和阴离子，其中阳离子为zn
2+
、稀土元素阳离子和碱金属阳离子中的至少一种且一定含有zn
2+
；所述阴离子为卤素酸根、卤素阴离子。2.根据权利要求1所述的耐低温水系锌离子电池，其特征在于：所述稀土元素阳离子为la
3+
，ce
3+
等的中的至少一种；所述碱金属元素阳离子为li
+
、na
+
、k
+
、rb
+
、cs
+
，mg
2+
、ca
2+
、al
3+
中的至少一种。3.根据权利要求1所述的耐低温水系锌离子电池，其特征在于：所述阴离子还包括乙酸根、硝酸根、三氟甲基磺酸根、四氟硼酸根和双三氟甲磺酰亚胺根阴离子中的至少一种。4.根据权利要求1所述的耐低温水系锌离子电池，其特征在于：所述卤素酸根为clo
4-、bro
3-和io
3-中的至少一种；所述卤素阴离子为f-、cl-、br-和i-中的至少一种。5.根据权利要求3所述的耐低温水系锌离子电池，其特征在于：所述阳离子的浓度为5～12m，其中zn
2+
的浓度为4-8m；当阴离子为卤素酸根、卤素阴离子和乙酸根的组合时，卤素酸根的浓度为2～12m，卤素阴离子的浓度为2～8m，乙酸根的浓度为0.5～2m；当阴离子为卤素酸根、卤素阴离子和硝酸根的组合时，卤素阴离子的浓度为2～8m，卤素阴离子的浓度为4～8m，硝酸根的浓度为1～4m；当阴离子为卤素酸根、卤素阴离子和四氟硼酸根的组合时，卤素酸根的浓度为2～12m，卤素阴离子的浓度为2～8m，四氟硼酸根的浓度为0.5～1m；当阴离子为卤素酸根、卤素阴离子、乙酸根和的四氟硼酸根组合时，卤素酸根的浓度为5～10m，卤素阴离子的浓度为4～8m，乙酸根的浓度为0.2～0.8m，四氟硼酸根的浓度为0.2～0.8m；当阴离子为卤素酸根、卤素阴离子、硝酸根和的四氟硼酸根组合时，卤素酸根的浓度为5～10m，卤素阴离子的浓度为4～8m，硝酸根的浓度为0.8～1.2m，四氟硼酸根的浓度为0.8～1.2m。6.根据权利要求1所述的耐低温水系锌离子电池，其特征在于：所述正极的制备方法为将活性材料负载于基体上，所述活性材料为导电聚合物、配位化合物、锰基化合物和钒基化合物中的至少一种；所述负极为高纯锌箔，或在常用基底包括钛箔、不锈钢箔、碳纸、碳布基材上通过阳极沉积或刷涂锌浆料的方法获得。7.根据权利要求6所述的耐低温水系锌离子电池，其特征在于：所述活性材料在基体上的负载量为2-20mg cm-2
，电极厚度为0.1-2.0mm，振实密度为0.5-3g/cm3；采用pvdf或ptfe作为粘结剂，炭黑或super p作为导电剂，活性材料、结剂和导电剂的质量比例为(7～8)：(1～2)：1，采用nmp作为溶剂将活性材料/粘结剂和导电剂均匀研磨成浆料，并用1-10m/min的速度进行刮涂，附着好活性材料的正极可以根据需要裁剪成圆形、长方形及各种所需形状。8.根据权利要6所述的耐低温水系锌离子电池，其特征在于：所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的至少一种；所述配位化合物为普鲁士蓝及其类似物以及导电mof中的至少一种；所述锰基化合物为二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰、锰酸锌、锰酸镁、锰酸锂和锰酸钠等中的至少一种；所述钒基化合物为二氧化钒、五氧化二钒、十二氧化五钒、十三氧化六钒、钒酸锌、钒酸锂、钒酸钠、钒酸镁、钒酸钙、钒酸铵、钒酸钾、碱式钒酸锌、磷酸钒钠、磷酸钒锂和偏氟磷酸钒钠中的至少一种。9.一种制备权利要求1～8任一项所述耐低温水系锌离子电池的方法，其特征在于：将上述制备的正极、耐低温电解液及阴极组装成水系锌离子电池。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述方法具体为：以玻璃纤维作为隔膜，采
用标准纽扣外壳以60-80mpa的压力封装成纽扣电池，耐低温电解液添加量为50-100μl；以交替卷绕电极的方式封装圆柱状电池，耐低温电解液添加量为2-3ml；采用铝塑膜对50-200层的活性电极进行封装形成软包电池，耐低温电解液添加量为1-2ml。
技术总结
本发明属于水系锌离子电池技术领域，公开了一种耐低温水系锌离子电池及其制备方法，通过构建具有优异锌离子存储性能及离子扩散动力学的单一或复合正极材料，以及设计以多种阳离子和阴离子共同组合调控的复合水溶液体系为电解液，配合锌金属作为负极构建的极低温扣式、软包或圆柱锌离子电池。本发明通过对耐低温电解液的多种盐溶质与纯水溶剂的相互作用和氢键网络分布情况进行设计与调控，匹配低温环境下离子动力学良好的储锌正极材料，构建能够在极低温度下(-80℃)具有稳定工作能力及较高比容量的锌离子电池，作为各类极端环境下的供能设备进行应用。供能设备进行应用。供能设备进行应用。
技术研发人员：麦文杰 邱美佳 孙鹏 黎晋良 韩凯 王中林
受保护的技术使用者：麦文杰
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/1/2