本公开涉及锌离子电池制备领域，具体地，涉及一种锌离子电池电解液的添加剂及其制备方法和应用。
背景技术：
1、水系锌离子电池以其低成本、高容量、绿色友好和高安全性等优势得到了人们的广泛关注，被认为是最有前景的锂离子电池替代体系和最有发展潜力的大规模储能电源系统之一。然而，在水系电解液中，锌负极会不可避免的发生腐蚀和吸氢等副反应，导致电池的库伦效率低；并在充放电过程中产生严重的枝晶生长，导致电池循环性能变差，容量快速衰减。因此，水系二次锌离子电池的进一步大规模应用推广受到了很大限制。针对以上问题，目前研究策略集中在锌阳极改性、正极材料改性和电解液优化等方面，其中利用有机添加剂对电解液进行优化是一种简单、有效且容易实现的抑制枝晶形成和生长的方法。
2、电解液添加剂策略是一种有效保护锌金属负极，提高电池电化学性能的改性方法。主要是通过具有特定功能的电解液添加剂来调控锌离子与水分子的结合状态，促进锌离子在锌负极表面的均匀分布以及循环过程中锌金属的均匀溶解/沉积，抑制枝晶生长，以提高锌负极的循环可逆性。到目前为止，已经有很多种有机分子被报道可用于有效抑制枝晶生长，常见的如葡萄糖、乙醚、聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷(peo)等。虽然目前大部分锌离子电解液添加剂在一定程度上提高了锌离子电池的性能，但是它们的功能大部分比较单一，均有各自的缺点。例如，金属离子添加剂通过极性诱导不足以使他们在锌负极表面形成连续覆盖的保护层，不能有效促进锌的均匀沉积，抑制枝晶的产生；有机小分子添加剂通常添加量较大，且具有一定的毒性，不适于大规模的实际应用。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种锌离子电池电解液的添加剂及其制备方法和应用，本公开的添加剂绿色环保，能大幅提高锌离子电池的循环性能和稳定性，且制备方法步骤简单，成本低，易于大规模制备。
2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种锌离子电池电解液的添加剂，所述添加剂包括具有如式1所示的结构的聚合物：
3、
4、r1、r2、r3、r4、r5和r6各自独立地为h，或者包含如式2所示的重复单元，且r1、r2、r3、r4、r5和r6不同时为h；
5、
6、各个a独立地选自1-8中的任意整数；
7、各个b独立地选自1-3中的任意整数。
8、可选地，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的1个、2个、3个或者4个为h。
9、可选地，所述聚合物含有如式3所示的结构单元：
10、
11、可选地，所述添加剂的数均分子量为1×105-1.6×105。
12、本公开第二方面提供制备锌离子电池电解液的添加剂的方法，该方法包括：
13、在催化剂存在的条件下，将具有式4所示结构的第一单体与具有式5所示结构的第二单体进行反应；
14、
15、其中，x选自cl；
16、a选自1-8中的任意整数；
17、各个b独立地选自1-3中的任意整数。
18、可选地，所述反应的条件包括：时间为6h-12h，温度为40℃-55℃。
19、可选地，所述第一单体包括丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯和己二酰氯中的一种或几种；
20、所述第二单体包括四羟甲基甘脲、四羟乙基甘脲和四羟丙基甘脲中的一种或几种；
21、所述催化剂包括吡啶和/或三乙胺；
22、所述第一单体和所述第二单体的摩尔比为(2-2.5)：1；
23、所述第二单体和所述催化剂的摩尔比为1：(0.08-0.15)。
24、可选地，所述方法包括：将含有所述第二单体和第一有机溶剂的溶液、所述催化剂、所述第一单体和第二有机溶剂接触，进行所述反应；
25、所述第一有机溶剂包括二甲基亚砜和/或二甲基甲酰胺；
26、所述第二有机溶剂包括四氢呋喃和/或二氯甲烷。
27、本公开第三方面提供采用本公开第二方面所述的方法制备得到的添加剂。
28、本公开第四方面提供锌离子电池电解液，所述锌离子电池电解液包含锌源、水和本公开第一方面或第三方面所述的添加剂。
29、可选地，所述添加剂与所述水的体积比为(1-20)：100。
30、可选地，所述锌源包括硫酸锌、乙酸锌、氯化锌和三氟甲烷磺酸锌中的一种或几种。
31、可选地，制备所述锌离子电池电解液的方法包括：将含有所述锌源的溶液与所述添加剂混合；
32、在所述溶液中，以锌元素计的所述锌源的浓度为0.5mol/l-2mol/l。
33、本公开第五方面提供锌离子电池，所述锌离子电池包括正极、负极和本公开第四方面所述的电解液。
34、通过上述技术方案，本公开的锌离子电池电解液的添加剂具有如下有益效果：
35、1)本公开的亲水聚酯添加剂中的o和n杂原子与锌负极的亲和力较强，能诱有效抑制锌枝晶的形成与生长，对提高水性电解液中锌电极的稳定性具有多功能性；能够通过化学吸附作用，在锌负极表面形成连续覆盖的保护层，有效降低锌与电解液的直接接触，并且能够通过氢键作用争夺锌电极表面的水分子，降低了水的活性从而减少锌腐蚀和析氢等副反应的发生；对水系锌离子的循环寿命有显著提升，尤其是在较大电流密度的条件下，可广泛适用于水系锌离子电池；
36、2)本公开的亲水聚酯高分子添加剂通过价格低廉的单体反应制备而成的，步骤和操作简单、经济快捷，能够实现大规模的生产和应用。
37、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种锌离子电池电解液的添加剂，其特征在于，所述添加剂包括具有如式1所示的结构的聚合物：
2.根据权利要求1所述的添加剂，其中，r1、r2、r3、r4、r5和r6中的1个、2个、3个或者4个为h。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其中，所述聚合物含有如式3所示的结构单元：
4.根据权利要求1所述的添加剂，其中，所述添加剂的数均分子量为1×105-1.6×105。
5.制备锌离子电池电解液的添加剂的方法，其特征在于，该方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述反应的条件包括：时间为6h-12h，温度为40℃-55℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一单体包括丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯和己二酰氯中的一种或几种；
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法包括：将含有所述第二单体和第一有机溶剂的溶液、所述催化剂、所述第一单体和第二有机溶剂接触，进行所述反应；
9.采用权利要求5-8中任意一项所述的方法制备得到的添加剂。
10.锌离子电池电解液，其特征在于，所述锌离子电池电解液包含锌源、水和权利要求1-4和9中任意一项所述的添加剂。
11.根据权利要求10所述的锌离子电池电解液，其中，所述添加剂与所述水的体积比为(1-20)：100。
12.根据权利要求10所述的锌离子电池电解液，其中，所述锌源包括硫酸锌、乙酸锌、氯化锌和三氟甲烷磺酸锌中的一种或几种。
13.根据权利要求10所述的锌离子电池电解液，其中，制备所述锌离子电池电解液的方法包括：将含有所述锌源的溶液与所述添加剂混合；
14.锌离子电池，其特征在于，所述锌离子电池包括正极、负极和权利要求10-13中任意一项所述的电解液。
