[發(fā)明專利]鎂鹽

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880059909.0
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN111511751B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設計）人: E.凱澤;J.李;C.格雷;D.賴特
• 申請（專利權）人: 戴森技術有限公司
• 主分類號: C07F5/06
• 分類號: C07F5/06;H01M10/054;H01M10/0568;C01F5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳钘

式Mg[Al(R)subgt;4/subgt;]subgt;2/subgt;的鹽，其中R代表選自去質子化醇或硫醇；或胺；或其混合物的無鹵素的化合物。

本發(fā)明涉及鎂的鹽。另外地，本發(fā)明涉及該鎂鹽在電池或蓄電池中作為電解質的用途。

將充電電池的功率密度提高到超過用于便攜式電子設備的現(xiàn)有鋰離子電池中目前可達到的水平的驅動力已引起人們對開發(fā)具有優(yōu)越的理論能量密度的多價電池系統(tǒng)的興趣。特別是，由于鎂金屬陽極的高理論體積能量密度以及潛在的安全性、成本和環(huán)境效益，已對鎂離子電池給予了相當大的關注。鋰離子電池還可以形成枝晶生長，已發(fā)現(xiàn)這會引起短路和危險的熱失控。鎂在多個充電周期內(nèi)不易形成樹枝狀晶體。此外，鎂在地球上儲量豐富，并且生產(chǎn)成本比鋰低，并且鎂金屬可以直接用作陽極材料。

盡管鎂離子系統(tǒng)是有吸引力的鋰離子技術替代方案，但是鎂離子系統(tǒng)的開發(fā)仍然受限于缺乏如下的電解質系統(tǒng)：該電解質系統(tǒng)在以高于3.5V的電勢下工作的鎂陽極和陰極材料上均穩(wěn)定。許多現(xiàn)有的鎂離子電解質系統(tǒng)會在電極表面逐漸分解，并導致會鈍化電極的不透鎂層(magnesium-impermeable?layer)。另外地，許多高壓電解質(在至少3.4V下穩(wěn)定)含有氯化物，并且被認為會導致普通電池組件(例如不銹鋼)的腐蝕。因此，鎂離子電解質開發(fā)的新方向集中在無氯鹽的合成和使用上。

已經(jīng)在理論上意識到諸如鎂之類的堿土金屬可用作電化學電池和蓄電池中的電解質溶液。鎂在地殼中的含量很高，因此每噸的價格低于其他堿金屬和堿土金屬。另外，鎂比鋰具有更高的充電容量。此外，在鎂離子電池中，鎂金屬可用作金屬陽極而不會有熱失控的風險，這可歸因于在鎂金屬上不形成樹枝狀晶體。然而，盡管有這種知識，因為難以形成易處理和生產(chǎn)、在寬電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定并且還能與多種電極相容的電解質，鎂尚未被廣泛用作電解質或用作陽極材料。

在第一方面，本發(fā)明提供了一種式：Mg[Al(R)₄]₂的鹽，

其中R代表選自去質子化醇或硫醇；或胺；或其混合物的無鹵素的化合物。

本發(fā)明的通式定義了一組鋁酸鎂鹽，它們可以由共同的前體(Mg(AlH₄)₂)制備，而不需要去質子化醇、硫醇或胺上的強吸電子官能團，例如鹵素。然而，該鹽可被更廣泛地描述為包含沒有任何強吸電子基團的去質子化醇、硫醇或胺R基團。這樣的醇、硫醇或胺更容易獲得，并且更容易處理用于合成。因此，與現(xiàn)有技術的鋁酸鎂鹽的制備相比，大規(guī)模制造本發(fā)明的鹽可為更成本有效和更簡單的。

無鹵素的醇、硫醇或胺可為芳香性的。苯氧基基團或者芳香性硫醇或胺可提供具有改善的配位穩(wěn)定性的鹽，這是使用鹵素基團時所不能提供的。此外，與使用位阻烷基相反，配位中心(即，鎂和鋁)周圍的空間可被改善。特別地，無鹵素的醇、硫醇或胺的有機部分可能基于；異丙基、叔丁基或苯基。更具體而言，R可僅代表一種無鹵素的去質子化醇，例如苯酚、異丙醇或叔丁醇。

該鹽可在有機溶劑中結晶。溶劑化的鹽產(chǎn)生具有改善的氧化穩(wěn)定性和良好的電化學性能的電解質。優(yōu)選地，有機物是無氯的，因為據(jù)認為含氯化物的溶劑會導致普通蓄電池組件如不銹鋼的腐蝕。具體地，有機溶劑可以是干DME、2-甲基-THF、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚或THF，因為兩者均可改善所得電解質的電化學性能。

在第二方面，本發(fā)明提供了一種電解質，其包含根據(jù)上式(i)的鹽。該電解質可以包含鹽作為常規(guī)電解質的添加劑，也可與合適的溶劑一起在純?nèi)芤褐惺褂靡詥为毿纬呻娊赓|。電解質還可包含Mg(PF₆)₂添加劑。