本發(fā)明涉及能源存儲(chǔ)領(lǐng)域，具體為一種針對(duì)鋅離子電解液的電離狀態(tài)檢測(cè)膜及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、電解液在電化學(xué)反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，并直接影響能源存儲(chǔ)的過程及效率。溶質(zhì)在電解液中的電離狀態(tài)是電解液的核心指標(biāo)，它直接決定了離子在電解液中的遷移速度，電極界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻，離子的溶劑化和脫溶劑化能，電極表面的雙電層電容結(jié)構(gòu)，從而影響能儲(chǔ)和電鍍的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和能量效率。因此，從某種意義上來講，溶質(zhì)在電解液中的電離狀態(tài)才是電解液性質(zhì)的核心，而離子遷移速率，電荷轉(zhuǎn)移電阻，溶劑化和脫溶劑化能都是溶質(zhì)在電解液中的電離狀態(tài)的表象。

2、通常在現(xiàn)有研究中，溶質(zhì)在電解液中的電離狀態(tài)被劃分為三種類型：聚集離子對(duì)(agg)，接觸離子對(duì)(cip)和自由離子對(duì)(ssip)。其中，agg指的是多個(gè)離子通過靜電作用和溶劑分子形成較為緊密的聚集體；cip是指正負(fù)離子直接接觸并通過靜電力相互吸引的狀態(tài)；ssip則表示離子完全解離，獨(dú)立分散在溶劑中。研究人員試圖從分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，拉曼光譜，紅外光譜，核磁氫譜等方法來解釋并說明電解液的電離狀態(tài)，從而來解釋其電化學(xué)性能。但這些方法的具有很大的主觀性和局限性，目前尚未有一種方法能夠直接、全面地驗(yàn)證溶質(zhì)在電解液中的確切電離狀態(tài)，這仍是電化學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)待解決的難題。

3、在此背景下，本發(fā)明公開開發(fā)一種針對(duì)鋅離子電解液的電離狀態(tài)的檢測(cè)膜及檢測(cè)方法。該方法制備方法簡(jiǎn)單、成本低，尤其適合水系或者含水鋅離子基電解液的電離狀態(tài)的檢測(cè)和分析。通過這種檢測(cè)方法，可以直接分析電解液中溶質(zhì)的電離狀態(tài)，避免了傳統(tǒng)檢測(cè)手段中由于主觀性推測(cè)導(dǎo)致的誤差。同時(shí)，本發(fā)明的方法具有高靈敏度、高選擇性和良好的可重復(fù)性，適用于各種鋅離子基水系電解液的分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種能夠直接、有效檢測(cè)電解液中溶質(zhì)電離狀態(tài)的檢測(cè)膜及檢測(cè)方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的不足。通過該檢測(cè)膜和檢測(cè)方法，可以更加客觀、準(zhǔn)確的證明電解液中溶質(zhì)的電離狀態(tài)，從而為電解液的分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更加科學(xué)的依據(jù)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

2、本發(fā)明的檢測(cè)膜利用一種特殊膠體(包括但不限于磷酸鋁、磷酸鈣、磷酸鎂等多價(jià)金屬磷酸鹽)可以在鋅金屬表面自發(fā)成膜的方法制備，利用該磷酸膠體與不同電離狀態(tài)的鋅離子之間的吸附能不同，從而檢測(cè)含鋅基溶質(zhì)(包括但不限于硫酸鋅(znso4)、三氟甲磺酸鋅(zn(otf)2)、四氟硼酸鋰(zn(bf4)2)、高氯酸鋅(zn(clo4)2)等鋅鹽)及其不同濃度、與不同溶劑形成的電解液的電離狀態(tài)。

3、本發(fā)明的檢測(cè)方法包括以下步驟：首先，在鋅箔表面制備檢測(cè)膜，并將檢測(cè)膜-zn(為方便標(biāo)注圖表中統(tǒng)一簡(jiǎn)寫為apgz)、隔膜和待測(cè)電解液組裝成對(duì)稱電池。然后，通過外加電壓進(jìn)行鋅沉積，檢測(cè)膜內(nèi)特定官能團(tuán)與電解液中的離子發(fā)生選擇性吸附，導(dǎo)致金屬的沉積電位發(fā)生可測(cè)量的變化。最后，通過分析有無檢測(cè)膜時(shí)沉積電位的變化百分比，評(píng)價(jià)電解液中的溶質(zhì)的電離狀態(tài)。

技術(shù)特征：

1.一種用于鋅離子電解液電離狀態(tài)的檢測(cè)膜，其特征在于，修飾液體直接刮涂到鋅箔表面而成，這一過程無須其他粘結(jié)劑，檢測(cè)膜與鋅箔基底黏附性好，且具有良好的均勻度。

2.權(quán)利要求1所述的修飾液體，其特征在于：磷酸鹽膠體與分散相溶劑按質(zhì)量比為1:3組成混合而成。所述分散相溶劑為乙醇，甲醇，乙二醇二甲醚(dme)等表面張力小的有機(jī)溶劑中的一種。

3.權(quán)利要求2所述的磷酸鹽膠體，其特征在于：磷酸鋁(alpo4)、磷酸鈣(ca3(po4)2)、磷酸鎂(mg3(po4)2)等非水溶性多價(jià)金屬磷酸鹽中的一種。

4.權(quán)利要求3所述的磷酸鹽膠體配置方法為：稱取一定量金屬氫氧化物me(oh)x(al(oh)3、ca(oh)2、mg(oh)3)，加入到60％的磷酸溶液中，me(oh)x與h3po4的摩爾比為1:x，在100℃下攪拌3h，得到磷酸鹽膠體。

5.一種權(quán)利要求1所述的檢測(cè)膜用于檢測(cè)鋅離子電解液的電離度的檢測(cè)方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于儲(chǔ)能領(lǐng)域，特別涉及一種可以定性分析電解液電離度的檢測(cè)膜和檢測(cè)方法，能夠直接、有效地檢測(cè)電解液中溶質(zhì)的電離狀態(tài)。檢測(cè)膜利用磷酸鋁膠體在鋅金屬表面自發(fā)成膜，通過其與不同電離狀態(tài)的鋅離子之間的吸附能差異來檢測(cè)鋅基電解液的電離程度。其定性檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)為：計(jì)算檢測(cè)膜?鋅//檢測(cè)膜?鋅對(duì)稱電池和鋅//鋅對(duì)稱電池第1～10個(gè)循環(huán)周期的沉積電位的平均值的相對(duì)比值，以此作為該電解液溶質(zhì)電離度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

技術(shù)研發(fā)人員：郭小松,于奕君,李桂村,鄭軍,李文濤,張忠華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10