本发明涉及一种无机-有机凝胶电解质及其制备方法和在水系锌碘电池中的应用，属于水凝胶电解质制备。
背景技术：
1、水系锌充电电池在本质安全性和生态方面被认为是最有前途的下一代储能装置之一。碘基正极材料因其在构建高能量密度电池的多电子转移氧化还原对方面的潜力而颇具吸引力。传统的zn-i2电池（zib）仅使用具有2e转移过程的i/i2氧化还原对（0.54 v vs.标准氢电极（she），211 mah g-1），而连续i内碘的4e转移过程/i2/i+氧化还原对可以提供更高的氧化还原电位（0.54 /1.07 v vs. she）和422 mah g-1的重复理论容量。然而，四电子锌碘水电池（4ezib）遇到了影响其稳定性和性能的重大挑战。主要障碍之一是正价i+物质（例如icl或icl2–）在水性电解质中的水解。虽然在碘的电氧化过程中 icl卤间化合物的形成在热力学上有利于卤化物、氰化物和胺等亲核试剂的存在，但由于亲核试剂的存在，它很容易发生水解。来自水的oh部分的攻击。水解导致库仑效率低、电压衰减和循环性能差。之前有报道实现4ezib主要依赖于超浓缩水性电解质或非水性电解质。后一种方法受到活性材料溶解的困扰，因为碘和icl卤间化合物在有机溶剂中高度溶解。超浓缩水性电解质虽然有效抑制了自由水活度，然而，这种高浓度电解质的高粘度阻碍了离子传输并导致电极动力学缓慢。4ezibs开发的进一步进展需要探索较低浓度的电解质，以增强电池系统的可行性和实用性，在水凝胶电解质中引入无机无机多孔材料可在低浓度的电解质下实现高载大电流下的锌碘电池的四电子转移。
技术实现思路
1、使用无机-有机凝胶电解质可以抑制锌负极的副反应，促进锌离子的均匀沉积，抑制i+的水解提高电池的循环寿命和库伦效率。无机多孔的加入可以提高凝胶电解质的离子迁移数和离子电导率，提高凝胶电解质的机械强度，多孔结构可以调节锌离子通量，促进均匀沉积。在此过程中，无机多孔材料的种类对于循环寿命的改善极为重要。
2、本发明的目的通过以下技术方案实现：
3、本发明提供一种无机-有机凝胶电解质的制备方法，包括：将无机多孔材料，水凝胶单体，锌盐与去离子水配置成溶液，然后加入交联剂和引发剂，搅拌至完全溶解并通过加热或紫外线照射得到水系锌离子电池的水凝胶电解质。
4、所述的无机-有机凝胶电解质中组分含量为，无机多孔材料的重量百分比为1%~5%，锌盐浓度为1 m~3 m；水凝胶单体的重量百分比为20%~50%；引发剂的重量百分比为0.01%~0.05%；交联剂的重量百分比为0.01%~0.05%，其余为去离子水。
5、进一步地，所述水凝胶电解质中，无机多孔材料包括微孔分子筛材料，介孔分子筛材料，陶瓷，硅藻土，氧化硅，氧化铝，杂化金属有机骨架中的一种或多种。优选的，所述无机多孔材料的重量百分比为2.95%~3.05%。
6、进一步地，所述微孔分子筛材料包括硅铝酸盐、磷酸盐、锗酸盐中的一种或多种。
7、进一步地，所述水凝胶电解质中，锌盐包括硫酸锌（znso4），四氟硼酸锌（zn(bf4)2），三氟甲烷磺酸锌（zn（otf）2），双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锌（zntfsi），氯化锌（zncl2），高氯酸锌（clh3o5zn），醋酸锌（c4h6o4zn）中的一种或多种。优选的，所述锌盐浓度为1.95 m~2.05 m。
8、进一步地，所述水凝胶电解质中，水凝胶单体有水丙烯酰胺（am），2-羟丙基丙烯酸，甲基丙烯酸羟烷基酯，n-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸酯衍生物中的一种或多种。优选的，水凝胶单体重量百分比为29.5%~30.5%。
9、进一步地，所述水凝胶电解质中，水凝胶引发剂有有过硫酸钾，过溴酸钠，过氧化苯甲酰，过硫酸铵，过氧化月桂酰，偶氮双二甲基戊腈，偶氮双氰基戊酸钠，苯甲酰(bpo)，偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐，偶氮二氰基戊酸，偶氮二异丁脒盐酸盐的一种或多种。优选的，引发剂重量百分比为0.25%~0.35%。
10、进一步地，所述水凝胶电解质中，水凝胶交联剂有n, n'-亚甲基丙烯酰胺（mba），n,n'-亚甲基双丙烯酰胺（bis），环氧氯丙烷（ech），过氧化二异丙苯（dcp），过氧化苯甲酰（bpo），二叔丁基过氧化物（dtbp），过氧化氢二异（dbcp），丙苯二乙烯基苯，二异氰酸酯，丙烯酸的一种或多种。优选的，交联剂的重量百分比为0.25%~0.35%。
11、进一步地，制备过程当中加热温度范围为80℃~85℃，加热时间范围为1.5 h~2 h。
12、本发明提供上述制备方法得到的无机-有机凝胶电解质。
13、本发明提供上述电解质在水系锌碘电池中的应用。
14、上述用于水系锌离子电解液的制备方法中所涉及的原材料均通过商购获得，所用的设备和工艺均是本技术领域的技术人员所熟知的。
15、本发明的优点和积极效果是：
16、1、本发明方法成本较低，操作简单，环境友好，可大规模生产。
17、2、本发明通过在水凝胶电解质中引入无机多孔材料，可以抑制锌负极的副反应，促进锌离子的均匀沉积，抑制i+的水解提高电池的循环寿命和库伦效率。无机多孔材料的加入可以提高凝胶电解质的离子迁移数和离子电导率，提高凝胶电解质的机械强度，多孔结构可以调节锌离子通量，促进均匀沉积。
1.一种无机-有机凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括：将无机多孔材料，水凝胶单体，锌盐与去离子水配置成溶液，然后加入交联剂和引发剂，然后通过加热制备成无机-有机凝胶电解质；
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无机-有机凝胶电解质中组分含量为，无机多孔材料的重量百分比为1%~5%，锌盐浓度为1 m~3 m；水凝胶单体的重量百分比为20%~50%；引发剂的重量百分比为0.01%~0.05%；交联剂的重量百分比为0.01%~0.05%，其余为去离子水。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微孔分子筛材料包括硅铝酸盐、磷酸盐、锗酸盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锌盐包括硫酸锌，四氟硼酸锌，三氟甲烷磺酸锌，双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锌，氯化锌，高氯酸锌，醋酸锌中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水凝胶单体包括丙烯酰胺，2-羟丙基丙烯酸，甲基丙烯酸羟烷基酯，n-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸酯衍生物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸钾，过溴酸钠，过氧化苯甲酰，过硫酸铵，过氧化月桂酰，偶氮双二甲基戊腈，偶氮双氰基戊酸钠，苯甲酰，偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐，偶氮二氰基戊酸，偶氮二异丁脒盐酸盐的一种或多种。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂有n, n'-亚甲基丙烯酰胺，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，环氧氯丙烷，过氧化二异丙苯，过氧化苯甲酰，二叔丁基过氧化物，过氧化氢二异，丙苯二乙烯基苯，二异氰酸酯，丙烯酸的一种或多种。
8.如权利要求1~7任意一项所述制备方法得到的无机-有机凝胶电解质。
9.如权利要求8所述电解质在水系锌碘电池中的应用。
