[發明專利]電解液及鋰金屬電池

有效

• 申請號: 201811276532.2
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111129600B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 程萌;郭永勝;劉成勇;周晶晶;梁成都;楊軍
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0568;H01M10/052
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 段月欣

本發明公開了一種電解液及鋰金屬電池，電解液包括電解質和溶劑，所述電解質包括硝酸鋰，所述溶劑包括第一溶劑，所述第一溶劑為通式所示的化合物，式中R₁及R₂各自獨立地為碳原子數為1～6的烴基。本發明提供的電解液使得鋰金屬電池能夠同時兼顧較高的安全性能及循環性能。

技術領域

本申請屬于電池技術領域，尤其涉及一種電解液及含有該電解液的鋰金屬電池。

背景技術

鋰金屬具有極高的理論比容量(3860mAh/g)和極低的電化學電位(-3.045V)，以鋰金屬為負極使得鋰金屬電池具有極高的能量密度。然而鋰金屬電池面臨鋰沉積不均帶來的一系列問題，如鋰金屬負極在充放電過程中易產生鋰枝晶，與電解液的副反應較多，而降低電池的循環性能，甚至鋰枝晶刺穿隔離膜與正極接觸導致內短路，嚴重時會引起失火、爆炸等安全事故，這阻礙了鋰金屬電池的商業化進程。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本申請提供一種電解液及鋰金屬電池，旨在提高鋰金屬電池的安全性能及循環穩定性。

本申請第一方面提供一種電解液，電解液包括電解質和溶劑，所述電解質包括硝酸鋰，所述溶劑包括第一溶劑，所述第一溶劑為通式(1)所示的化合物，

式(1)中，R₁及R₂各自獨立地為碳原子數為1～6的烴基。

本申請第二方面提供一種鋰金屬電池，包括正極、負極、隔離膜及電解液，所述電解液為本申請第一方面提供的電解液。

與現有技術相比，本申請至少包括以下有益效果：

本申請提供的電解液中，電解質硝酸鋰搭配含有通式(1)所示化合物的溶劑，能夠使硝酸鋰具有較高的溶解度和解離度，實現電解液較高的電導率，并能夠保證負極具有較高的鋰沉積/溶出效率，從而提高鋰金屬電池的循環穩定性；并且，硝酸鋰在鋰負極上還原產生含有Li₃N、LiN_xO_y的固體電解質界面膜，同時通式(1)所示的化合物也在鋰負極上分解產生含N物質，進一步優化了界面膜的組成及結構，使得該界面膜能夠改善鋰晶面生長的取向，有效抑制了鋰枝晶的生成，負極表面為密集的柱狀鋰沉積，提高鋰沉積的均勻性和致密性，并減少與電解液的副反應，從而提高鋰金屬電池的安全性能及循環穩定性；另外，該界面膜覆蓋于負極表面，保證鋰離子自由穿過界面膜層的同時，更加有效地阻止了溶劑分子通過，進一步抑制金屬鋰和電解液的副反應，從而進一步改善鋰金屬電池的安全性能及循環穩定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了實施例2的鋰金屬電池循環穩定性測試后負極沉積鋰金屬的掃描電鏡(SEM)圖像。

具體實施方式

為了使本申請的發明目的、技術方案和有益技術效果更加清晰，以下結合實施例對本申請進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的實施例僅僅是為了解釋本申請，并非為了限定本申請。

為了簡便，本文僅明確地公開了一些數值范圍。然而，任意下限可以與任何上限組合形成未明確記載的范圍；以及任意下限可以與其它下限組合形成未明確記載的范圍，同樣任意上限可以與任意其它上限組合形成未明確記載的范圍。此外，盡管未明確記載，但是范圍端點間的每個點或單個數值都包含在該范圍內。因而，每個點或單個數值可以作為自身的下限或上限與任意其它點或單個數值組合或與其它下限或上限組合形成未明確記載的范圍。