一种水系电池电解液的添加剂及其应用

1.一种水系电池电解液的添加剂，其特征在于，所述水系电池电解液的添加剂的化学式为TX，具体为含有非水合阳离子的盐或离子液体；在所述TX中，T为非水合阳离子，包括吡啶阳离子(C 5 H 5 NR) + 、季鏻阳离子(R 4 P) + 、三唑阳离子(C 2 H 2 N 3 R 2 ) + 、咪唑阳离子(C 3 H 3 N 2 R 2 ) + 、吡咯烷阳离子(C 4 H 8 NR 2 ) + 、哌啶阳离子(C 5 H 10 NR 2 ) + 、胍类阳离子(CN 3 R 6 ) + 、吗唑阳离子(C 4 H 8 ONR 2 ) + 、唑烷阳离子(C 3 H 6 NOR 2 ) + 、氨基酸类阳离子(CH 3 NO 2 R 2 ) + 、锍盐阳离子(R 3 S) + 或其他离子半径大于95pm的金属大阳离子中的一种或几种；X为阴离子，包括I - 、Br - 、Cl - 、F - 、CF 3 SO 3 - 、(CF 3 SO 2 ) 2 N - 、F 2 N(SO 2 ) 2 - 、H 2 PO 4 - 、RCOO - 、BF 4 - 中的一种或几种；所述电解液为在水中稳定的金属盐AE构成的水溶液；在所述金属盐AE中，A为阳离子，包括碱金属离子、碱土金属离子、Zn 2+ 或Al 3+ 中的一种或几种；E为阴离子，包括NO 3 - 、SO 4 2- 、Cl - 、Br - 、PO 4 3- 、CO 3 2- 、CH 3 COO - 、CF 3 SO 3 - 、TFSI - 、FSI - 、BETI - 、NFN - 、BF 4 - 中的一种或几种；在水系电池充电过程中，所述添加剂TX中的非水合阳离子在电场作用下在电池负极表面形成一层疏水的阳离子分子筛，阻止水分子在电池负极表面发生析氢。 2.根据权利要求1所述的水系电池电解液的添加剂，其特征在于，所述其他离子半径大于95pm的金属大阳离子包括：K + 、Rb + 或Cs + 中的一种或几种。 3.根据权利要求1所述的水系电池电解液的添加剂，其特征在于，在所述水系电池电解液中应用所述添加剂TX，所述添加剂TX的浓度范围在0.0001mol/kg-5mol/kg，使得所述水系电池电解液在金属盐AE为低浓度的条件下具有大于2V的稳定电化学窗口，其中，所述低浓度的浓度范围在0.0001mol/kg-20mol/kg。 4.根据权利要求1所述的水系电池电解液的添加剂，其特征在于，在所述水系电池电解液中应用所述添加剂，所述添加剂TX的浓度范围在0.0001mol/kg-100mol/kg，使得所述金属盐AE在水中的溶解度得以提升，由不添加添加剂TX时的低溶解度达到添加添加剂TX后的高溶解度；其中，所述低溶解度为不超过20mol/kg，所述高溶解度为可达100mol/kg。 5.根据权利要求1所述的水系电池电解液的添加剂，其特征在于，在水系电池的电化学反应过程中，所述金属盐AE中的阳离子嵌入电池的正、负极材料，所述添加剂TX中的非水合阳离子不嵌入电池的正、负极材料。 6.一种水系电池电解液，其特征在于，所述水系电池电解液包括上述权利要求1-5任一所述的添加剂。 7.一种电池，其特征在于，所述电池包括：上述权利要求1-5任一所述的水系电池电解液的添加剂、正极材料和负极材料。 8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，正极材料包括LiMn 2 O 4 、LiFePO 4 、LiCoO 2 、LiNi x Co y Mn 1-x-y O 2 、LiNi x Co y Al 1-x-y O 2 中的任一种；所述负极材料包括anatase TiO 2 、TiO 2 (B)、Mo 6 S 8 、Li 4 Ti 5 O 12 、LiTi 2 (P0 4 ) 3 中的任一种；其中x>0，y>0，x+y<1。 9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池具体包括：水系可充铝电池、水系锂电池、水系钠电池、水系钾电池、水系锌电池、水系镁电池、水系钙电池中的任一种。 10.一种如上述权利要求7所述的电池的用途，其特征在于，所述电池应用于储能电站、便携式设备的移动电源、电动汽车以及混合电车的动力装置。