權(quán)利要求書(shū)： 1.一種應(yīng)用電解液制備水系電池的方法，將金屬鎳鍍層的電解液作為負(fù)極電解液，所

2+

述電解液包括：Ni 離子、硼酸根離子和添加劑的水溶液；

其中，所述添加劑用于促進(jìn)電鍍層的剝離，所述添加劑包括氯化鉀、氯化鈉和氯化鋰中的一種或多種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，

2+

所述Ni 離子的濃度范圍為0.01～10mol/L；

所述硼酸根離子的濃度范圍為0.0001～10mol/L。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，

2+

所述Ni 離子的濃度范圍為1?4mol/L；

所述硼酸根離子的濃度范圍為0.1?0.4mol/L。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，所述添加劑的濃度范圍為0.01?10mol/L。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述添加劑的濃度范圍為1?4mol/L。

說(shuō)明書(shū)： 用于金屬鎳鍍層的電解液及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請(qǐng)涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于金屬鎳鍍層的電解液及其應(yīng)用。背景技術(shù)[0002] 金屬是人類文明中最常見(jiàn)的材料之一，與各個(gè)時(shí)代的各種應(yīng)用都息息相關(guān)。因此，金屬的生產(chǎn)工藝也十分成熟，根據(jù)金屬的不同性質(zhì)，主要分為物理方法、化學(xué)方法和電化學(xué)方法。電鍍(或者叫做電沉積)是一種具有悠久歷史的電化學(xué)方法，通過(guò)外加電源，在導(dǎo)電基底上制造金屬涂層。[0003] 近些年來(lái)，電沉積原理廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面，比如生活中的智能變色玻璃，工業(yè)上的金屬保護(hù)涂層，能源儲(chǔ)存中的二次電池金屬負(fù)極等等。然而，目前的電沉積金屬鍍層不均勻，在工業(yè)裝飾方面影響嚴(yán)重，而且退鍍采用化學(xué)退鍍方法，使得鍍液無(wú)法循環(huán)利用，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。此外，常用的電鍍不均勻?qū)τ谀茉磧?chǔ)存領(lǐng)域影響也十分嚴(yán)重，比如常見(jiàn)的水系鋅負(fù)極枝晶問(wèn)題等等。因此，開(kāi)發(fā)高度可逆的金屬電鍍液是十分有必要的。發(fā)明內(nèi)容[0004] (一)要解決的技術(shù)問(wèn)題[0005] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于金屬鎳鍍層的電解液及其應(yīng)用，用于至少部分解決金屬鎳鍍層不均勻、鍍液無(wú)法循環(huán)利用等技術(shù)問(wèn)題。[0006] (二)技術(shù)方案[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)的技術(shù)方案如下：[0008] 作為本申請(qǐng)的一方面，提供了一種用于金屬鎳鍍層的電解液，包括：Ni2+離子、硼酸根離子和添加劑的水溶液；[0009] 其中，所述添加劑用于促進(jìn)電鍍層的剝離。[0010] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述添加劑包括氯化鉀、氯化鈉和氯化鋰中的一種或多種。[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述Ni2+離子的濃度范圍為0.01～10mol/L；[0012] 所述硼酸根離子的濃度范圍為0.0001～10mol/L。[0013] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述Ni2+離子的濃度范圍為1?4mol/L；[0014] 所述硼酸根離子的濃度范圍為0.1?0.4mol/L。[0015] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述添加劑的濃度范圍為0.01?10mol/L。[0016] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述添加劑的濃度范圍為1?4mol/L。[0017] 作為本申請(qǐng)的第二方面，提供一種應(yīng)用上述電解液在基底上電鍍的方法。[0018] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基底包括碳?xì)帧⑻技?、碳布、石墨氈?a href="http://www.sc682.com/prod_show-57640.html" target="_blank">石墨烯膜、石墨烯網(wǎng)、碳納米管膜、碳納米管紙、導(dǎo)電活性碳膜、介孔碳膜、導(dǎo)電石墨板、導(dǎo)電石墨網(wǎng)中的一種或多種的復(fù)合物。[0019] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基底還包括鐵、鈷、銅、鋅、金、鉑、銀、鈦金屬中的一種。[0020] 作為本申請(qǐng)的第三方面，提供一種應(yīng)用上述電解液制備水系電池的方法。[0021] (三)有益效果[0022] 本申請(qǐng)中的電解液展現(xiàn)出很高的庫(kù)倫效率，采用本申請(qǐng)中的電解液進(jìn)行電鍍時(shí)，2+

溶液中的Ni 在相應(yīng)基底上發(fā)生還原反應(yīng)，生成均勻無(wú)枝晶的球狀沉淀到基底上，可以直接通過(guò)電鍍的方法得到平整的金屬鎳鍍層。

[0023] 剝離時(shí)，因?yàn)殡娊庖褐刑砑觿┑拇龠M(jìn)作用，電沉積的金屬鎳鍍層可以均勻完全溶解，使得金屬鎳鍍層能夠輕易剝離。因此，在電鍍之后的電解液完全可以再用來(lái)電化學(xué)退鍍，退鍍之后電解液基本恢復(fù)初始狀態(tài)，使得電解液展現(xiàn)出高度的可逆性，達(dá)到可以循環(huán)利用的目的，大大節(jié)約了使用成本。[0024] 另外，本申請(qǐng)中的金屬鎳電解液為水系電池儲(chǔ)能領(lǐng)域提供了嶄新的負(fù)極電解液，拓寬了水系電池的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。附圖說(shuō)明[0025] 圖1是本申請(qǐng)的電解液在銅片上電鍍剝離的光學(xué)照片。[0026] 圖2是本申請(qǐng)的電解液在碳基底上電鍍的掃描電子顯微鏡照片。[0027] 圖3是本申請(qǐng)的電解液在碳基底上電鍍剝離電化學(xué)曲線圖。[0028] 圖4是采用本申請(qǐng)的電解液組裝成的水系電池的充放電性能圖。具體實(shí)施方式[0029] 為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。[0030] 根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，提供了一種用于金屬鎳鍍層的電解液，包括：Ni2+離子、硼酸根離子和添加劑的水溶液；[0031] 其中，添加劑用于促進(jìn)電鍍層的剝離。[0032] 本申請(qǐng)中的電解液展現(xiàn)出超高的庫(kù)倫效率，采用本申請(qǐng)中的電解液進(jìn)行電鍍時(shí)，2+

溶液中的Ni 在相應(yīng)基底上發(fā)生還原反應(yīng)，生成均勻無(wú)枝晶的球狀沉淀到基底上，可以直接通過(guò)電鍍的方法得到平整的金屬鎳鍍層。

[0033] 剝離時(shí)，因?yàn)殡娊庖褐刑砑觿┑拇龠M(jìn)作用，電沉積的金屬鎳鍍層可以均勻完全溶解，使得金屬鎳鍍層能夠輕易剝離。因此，在電鍍之后的電解液完全可以再用來(lái)電化學(xué)退鍍，退鍍之后電解液基本恢復(fù)初始狀態(tài)，使得電解液展現(xiàn)出高度的可逆性，達(dá)到可以循環(huán)利用的目的，大大節(jié)約了使用成本。[0034] 另外，本申請(qǐng)中的金屬鎳電解液為水系電池儲(chǔ)能領(lǐng)域提供了嶄新的負(fù)極電解液，拓寬了水系電池的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。[0035] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，Ni2+離子的濃度范圍為0.01～10mol/L；進(jìn)一步可選為1?4mol/L。

[0036] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，硼酸根離子的濃度范圍為0.0001～10mol/L；進(jìn)一步可選為0.1?0.4mol/L。

[0037] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，添加劑的濃度范圍為0.01?10mol/L；進(jìn)一步可選為0.1?0.4mol/L。

[0038] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，添加劑可選為氯化鉀、氯化鈉和氯化鋰中的一種或多種。[0039] 本實(shí)施例中的電鍍剝離過(guò)程中，每一次充電過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生沉積的金屬鎳，隨后的放電過(guò)程，由于氯離子的促進(jìn)作用，金屬鎳又會(huì)完全溶解到溶液中。換言之，每次充放循環(huán)后，電解液活性物質(zhì)都會(huì)得到再生，因此電解液可以循環(huán)往復(fù)利用。[0040] 作為本申請(qǐng)的第二方面，提供一種應(yīng)用上述電解液在基底上電鍍的方法。[0041] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基底包括碳?xì)帧⑻技?、碳布、石墨氈、石墨烯膜、石墨烯網(wǎng)、碳納米管膜、碳納米管紙、導(dǎo)電活性碳膜、介孔碳膜、導(dǎo)電石墨板、導(dǎo)電石墨網(wǎng)中的一種或多種的復(fù)合物。[0042] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基底還包括鐵、鈷、銅、鋅、金、鉑、銀、鈦金屬中的一種。[0043] 本申請(qǐng)的電解液具有良好的可逆性，在工業(yè)鍍層裝飾方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。[0044] 作為本申請(qǐng)的第三方面，提供一種應(yīng)用上述電解液制備水系電池的方法。[0045] 本申請(qǐng)所提供電解液具有高度的可逆性，可以循環(huán)利用，因此產(chǎn)生的高庫(kù)倫效率2+

行為也可以拓展到水系金屬電池領(lǐng)域；另外，Ni /Ni具有合適的理論電位和較高的理論比容量，很適合用作水系電池負(fù)極。

[0046] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)一步的說(shuō)明：[0047] 實(shí)施例1[0048] 采用含有1mol/LNi2+離子、0.1mol/L硼酸根離子和1mol/LKCl的電解液，以鍍鎳銅片為基底，以銅片為工作電極，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍剝離實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看到，電鍍后銅片由原始的黃色變成黑色，在剝離之后，銅片又恢復(fù)至本來(lái)的顏色，且電鍍剝離都十分均勻。因此，通過(guò)電鍍剝離前后明顯的表面顏色及形貌的改變，可以推斷出本實(shí)施例中的電解液實(shí)現(xiàn)了良好的鎳電鍍剝離，具有良好的可逆性。[0049] 實(shí)施例2[0050] 采用含有2mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LNaCl電解液，以鍍鎳銅片為基底，以銅片為工作電極，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍剝離實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖1類似，即本實(shí)施例中的銅片在電鍍剝離前后，其表面顏色及形貌具有明顯的改變，說(shuō)明本實(shí)施例中的電解液實(shí)現(xiàn)了良好的鎳電鍍剝離，具有良好的可逆性。[0051] 實(shí)施例3[0052] 采用含有4mol/LNi2+離子、0.4mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以鍍鎳銅片為基底，以銅片為工作電極，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍剝離實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖1類似，即本實(shí)施例中的銅片在電鍍剝離前后，其表面顏色及形貌具有明顯的改變，說(shuō)明本實(shí)施例中的電解液實(shí)現(xiàn)了良好的鎳電鍍剝離，具有良好的可逆性。[0053] 實(shí)施例4[0054] 采用含有1mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以碳布為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍實(shí)驗(yàn)，電鍍之后的形貌如圖2所示。通過(guò)觀察圖2可以看出，電鍍到碳布上的金屬鎳成小顆粒堆積狀，且分布十分均勻，具有良好的均一性，并且呈現(xiàn)出無(wú)枝晶的特性，說(shuō)明采用本實(shí)施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。

[0055] 實(shí)施例5[0056] 采用含有2mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以碳布為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍實(shí)驗(yàn)，電鍍之后的形貌與圖2類似，說(shuō)明采用本實(shí)施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。[0057] 實(shí)施例6[0058] 采用含有3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和2mol/LLiCl的電解液，以碳納米纖維為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍實(shí)驗(yàn)，電鍍之后的形貌與圖2類似，說(shuō)明采用本實(shí)施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。[0059] 實(shí)施例7[0060] 采用含有4mol/LNi2+離子和0.4mol/L硼酸根離子和1.5mol/LLiCl的電解液，以碳紙為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍實(shí)驗(yàn)，電鍍之后的形貌與圖2類似，說(shuō)明采用本實(shí)施例的電解液能夠得到均勻、平整的金屬鎳鍍層。[0061] 實(shí)施例8[0062] 采用含有2mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和3mol/LLiCl的電解液，以碳布為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍剝離測(cè)試，測(cè)試如圖3所示。由圖3可以看出，圖?23中出現(xiàn)非常典型的金屬電鍍剝離曲線，并且在沉積0.5mAhcm 之后，溶解的量超過(guò)?2

0.495mAhcm ，庫(kù)倫效率高達(dá)99％，展現(xiàn)出良好的高度可逆性。

[0063] 實(shí)施例9[0064] 采用含有1mol/LNi2+離子、0.2mol/L硼酸根離子和4mol/LLiCl的電解液，以碳納米纖維為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍剝離測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與圖3類似，說(shuō)明采用本實(shí)施例中的電解液能夠呈現(xiàn)出良好的庫(kù)倫效率，具有良好的高度可逆性。[0065] 實(shí)施例10[0066] 采用含有3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl電解液，以金屬鉑片為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍剝離測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與圖3類似，說(shuō)明采用本實(shí)施例中的電解液能夠呈現(xiàn)出良好的庫(kù)倫效率，具有良好的高度可逆性。[0067] 實(shí)施例11[0068] 采用含有3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl的電解液，以金屬銅片為基底，組裝成三電極系統(tǒng)，進(jìn)行恒電流電鍍剝離測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與圖3類似，說(shuō)明采用本實(shí)施例中的電解液能夠呈現(xiàn)出良好的庫(kù)倫效率，具有良好的高度可逆性。[0069] 實(shí)施例12[0070] 一種水系電池，包括[0071] 正極電解液，包括1mol/LMnSO4和0.05mol/LH2SO4；[0072] 負(fù)極電解液，包括3mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl；[0073] 負(fù)極，采用碳布；[0074] 正極，采用二氧化錳；[0075] 隔膜，采用陽(yáng)離子交換膜。[0076] 將上述正極電解液、負(fù)極電解液、負(fù)極、正極和隔膜組裝成電池，進(jìn)行恒流充放電倍率測(cè)試，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，電池在不同倍率下的放電平臺(tái)十分良好，在2 2

0.5mA/cm的放電電流密度的情況下，電壓平臺(tái)高達(dá)1.5，庫(kù)倫效率接近100％。在1.0mA/cm

2

和2.0mA/cm時(shí)，放電平臺(tái)仍可以達(dá)到1.2以上，說(shuō)明本實(shí)施例制備的電池具有良好的放電平臺(tái)和倍率性能。

[0077] 實(shí)施例13[0078] 一種水系電池，包括[0079] 正極電解液，包括1mol/LMnSO4和0.1mol/LH2SO4；[0080] 負(fù)極電解液，包括2mol/LNi2+離子、0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl；[0081] 負(fù)極，采用碳?xì)?；[0082] 正極，采用二氧化錳；[0083] 隔膜，采用陽(yáng)離子交換膜。[0084] 將上述正極電解液、負(fù)極電解液、負(fù)極、正極和隔膜組裝成電池，進(jìn)行恒流充放電倍率測(cè)試，結(jié)果與圖4類似，表現(xiàn)出良好的放電平臺(tái)和倍率性能。[0085] 實(shí)施例14[0086] 一種水系電池，包括[0087] 正極電解液，包括2mol/LMnSO4和0.05mol/LH2SO4；[0088] 負(fù)極電解液，包括1mol/LNi2+離子和0.3mol/L硼酸根離子和1mol/LLiCl；[0089] 負(fù)極，采用碳納米纖維；[0090] 正極，采用二氧化錳；[0091] 隔膜，采用陽(yáng)離子交換膜。[0092] 將上述正極電解液、負(fù)極電解液、負(fù)極、正極和隔膜組裝成電池，進(jìn)行恒流充放電倍率測(cè)試，結(jié)果與圖4類似，表現(xiàn)出良好的放電平臺(tái)和倍率性能。[0093] 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本申請(qǐng)的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。