[發明專利]一種用于可充鎂電池的電解液

有效

• 申請號: 201310027306.1
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103066326A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 努麗燕娜;卞沛文;非路熱·吐爾遜;楊軍;王久林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種用于可充鎂電池的電解液，尤其涉及一種含硫酚的電解液在可充鎂電池中的應用方法；屬于可充鎂電池領域。

背景技術

鎂是地球上儲量最豐富的輕金屬元素之一，加之其具有良好的機械、物理和化學性能，在能源短缺、環境污染等問題嚴重制約當代人類社會發展的今天被廣泛應用于多種領域。鎂在元素周期表中與鋰處于對角線的位置，離子半徑相近，化學性質相似；且價格低廉、易加工處理、安全性更高，因此以鎂作為負極的可充鎂電池成為了一種新型電池體系的研究熱點。

可充鎂電池的可行性由Gregory等人于1990年首次提出（Gregory?T?D,Hoffman?R?J,Winterton,Development?of?an?ambient?secondary?magnesium?battery,J.Electrochem.Soc.,137(1990)775-780）。2000年，Aurbach等人的研究實現了可充鎂電池領域的重大突破（Aurbach?D,Lu?Z,Schechter?A,et?al.Prototype?systems?for?rechargeable?magnesium?batteries.Nature,2000,407:724-727）。對可充鎂電池的研究，主要集中在可實現鎂可逆沉積的非水電解液以及能可逆脫嵌Mg²⁺的正極材料。目前可充鎂電池最成熟的電解液體系為以色列科學家Aurbach提出的0.25mol·L^-1Mg(AlCl₂EtBu₂)/四氫呋喃體系（其中Et為乙基，Bu為丁基）為主，其陽極氧化分解電位為2.5V?vs.Mg（Aurbach?D,Lu?Z,Schechter?A,Gofer?Y,Gizbar?H,Turgemann?R,Cohen?Y,Moshkovich?M,Levi?E,Nature,407(2000)724-727）。為了促進低成本且高性能可充鎂電池的發展，尋求陽極氧化分解電位高、電導率高、鎂可逆沉積-溶出效率高、循環性能優異且低成本的電解液體系仍然是目前可充鎂電池發展的主要方向。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種低成本且高性能的電解液及其在可充鎂電池中的應用。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種低成本且高性能的可充鎂電池電解液，該電解液的溶質含有硫酚、烴基鹵化鎂和三氯化鋁，或硫酚、二烴基鎂和三氯化鋁，溶劑為醚類；

其中，硫酚優選為由對甲苯硫酚、2-萘硫酚、苯硫酚、對溴苯硫酚、4-氯苯硫酚、間甲苯硫酚、五氯苯硫酚、對氟苯硫酚、間氟苯硫酚、鄰氟苯硫酚、3-氯苯硫酚、2-氯苯硫酚、鄰甲苯硫酚、五氟苯硫酚、鄰氨基苯硫酚、1,3-苯二硫酚、對羥基苯硫酚、對硝基苯硫酚、2-羥基苯硫酚、2,4-二氯苯硫酚、3-甲氧基苯硫酚、對異丙基苯硫酚、2,4-二氟苯硫酚、2-甲氧基苯硫酚、間羥基苯硫酚、3,5-二氯苯硫酚、3-氨基苯硫酚、3-乙氧基苯硫酚、3,4-二氯苯硫酚、2,5-二氯苯硫酚、4-氯-四氟苯硫酚、3-氯-4-氟苯硫酚、鄰異丙基苯硫酚、2,6-二氯苯硫酚、3,4-二氟苯硫酚、3,4-二甲氧基苯硫酚、4-(三氟甲基)苯硫酚組成的組中的至少一種物質；

在本發明的電解液中，所述的烴基為芳烴基或脂烴基；其中，脂烴基為碳的個數小于等于15（即C₁-C₁₅）的直鏈或支鏈烷基。

溶劑醚優選為由四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-二氧戊環、二乙醚、乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚組成的組中的至少一種物質。

在本發明的具體實施方式中，烴基鹵化鎂優選為烴基溴化鎂或烴基氯化鎂，例如苯基溴化鎂、苯基氯化鎂、甲基溴化鎂、乙基氯化鎂、叔丁基氯化鎂、環戊基氯化鎂、己基溴化鎂、辛基氯化鎂、十二烷基氯化鎂，或十五烷基溴化鎂等。

二烴基鎂優選為二苯基鎂、二甲基鎂、二乙基鎂、二丁基鎂或二己基鎂等。

在本發明的較佳實施方式中，電解液中硫酚與烴基鹵化鎂的摩爾比例為1:1，硫酚與二烴基鎂的摩爾比例為1:1；三氯化鋁與硫酚的摩爾比例為0:1～1:1；

在本發明的另一較佳實施方式中，電解液濃度為0.2～2mol·L^-1。

另一方面，本發明還提供了一種上述電解液在可充鎂電池中的應用。

當本發明所述的電解液應用于可充鎂電池中時，其測試方法的具體操作如下：