[發(fā)明專利]鋰金屬電池用電解液及鋰金屬電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010172989.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN113394452A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐文善;張躍鋼;周飛;何俊;孫亢;戎澤;汪利萍;張輝;周莉莎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽盟維新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發(fā);王鋒

本發(fā)明公開了一種鋰金屬電池用電解液及鋰金屬電池。該鋰金屬電池用電解液包括50?80wt％的有機(jī)溶劑、1?10wt％的電解質(zhì)鹽以及1?10wt％的功能添加劑，其中，所述有機(jī)溶劑包括1?70wt％碳酸酯類溶劑、1?50wt％羧酸酯類溶劑、1?60wt％醚類溶劑和1?40wt％氟代烷類溶劑，所述電解質(zhì)鹽包括濃度為0.6?1.5mol/L的鋰鹽，所述功能添加劑包括1?10wt％成膜添加劑和1?10wt％阻燃添加劑。本發(fā)明提供的一種鋰金屬電池用電解液采用高離子電導(dǎo)率、高沸點(diǎn)高閃點(diǎn)的混合溶劑體系，使電解液具有適中的離子電導(dǎo)率和粘度，在寬溫度區(qū)間下處于穩(wěn)定狀態(tài)，不致于發(fā)生分解造成電池內(nèi)部產(chǎn)氣增壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池電解液，特別涉及一種高安全、寬工作溫區(qū)、長(zhǎng)循環(huán)鋰金屬電池用電解液及鋰金屬電池，屬于鋰金屬電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)動(dòng)力電池能量密度的要求也在不斷提高，而傳統(tǒng)的鋰離子電池基于正負(fù)極材料計(jì)算的理論能量密度僅為390Wh/kg，在實(shí)際中由于集流體等非活性物質(zhì)的存在，其能量密度極限僅為300Wh/kg。因此，研發(fā)并生產(chǎn)一種具有更高理論能量密度的體系，實(shí)現(xiàn)電池能量密度的跨越式提升對(duì)動(dòng)力電池來說是十分迫切的。

鋰金屬負(fù)極由于優(yōu)異的性能吸引了廣泛的關(guān)注，但是將鋰金屬負(fù)極應(yīng)用在鋰離子電池體系中并非一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，早期將鋰金屬負(fù)極商業(yè)化的皆因?yàn)殇嚱饘儇?fù)極的安全性問題折戟沉沙。究其原因，主要是在充電的過程中非均勻的鋰沉積導(dǎo)致鋰枝晶的持續(xù)生長(zhǎng)，最終刺穿隔膜，引起正負(fù)極短路。此外，在循環(huán)過程中金屬鋰負(fù)極與電解液之間持續(xù)的副反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電池的庫(kù)倫效率的顯著降低，巨大的體積膨脹則是鋰金屬負(fù)極面臨的另一個(gè)難題，在反復(fù)的充放電過程中，鋰金屬在負(fù)極的沉積并非致密結(jié)構(gòu)，而是具有許多空隙的疏松結(jié)構(gòu)，負(fù)極的體積不斷膨脹，導(dǎo)致鋰金屬電池的容量及庫(kù)倫效率迅速衰減。當(dāng)前，鋰金屬電池作為動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還未成熟。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鋰金屬電池用電解液及鋰金屬電池，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例一方面提供了一種鋰金屬電池用電解液，包括50-80wt％有機(jī)溶劑、1-10wt％電解質(zhì)鹽以及1-10wt％功能添加劑，其中，所述有機(jī)溶劑包括1-70wt％碳酸酯類溶劑、1-50wt％羧酸酯類溶劑、1-60wt％醚類溶劑和1-40wt％氟代烷類溶劑，所述電解質(zhì)鹽包括濃度為0.6-1.5mol/L的鋰鹽，所述功能添加劑包括1-10wt％成膜添加劑和1-10wt％阻燃添加劑。

進(jìn)一步的，所述碳酸酯溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

進(jìn)一步的，所述羧酸酯溶劑包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯、二氟乙酸乙酯、三氟乙酸乙酯、七氟丁酸乙酯中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

進(jìn)一步的，所述醚類溶劑包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、苯甲醚、丁醚，1,3-二氧戊環(huán)、二甘醇二甲醚中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

進(jìn)一步的，所述氟代烷溶劑包括1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷、1,2-二溴四氟乙烷、六氟環(huán)氧丙烷、八氟環(huán)丁烷、1,4-二溴八氟丁烷中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

進(jìn)一步的，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)及雙三氟甲基磺酰亞胺鋰中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

進(jìn)一步的，所述鋰鹽的濃度為0.6-1.0mol/L。

進(jìn)一步的，所述有機(jī)溶劑的離子電導(dǎo)率為10-20mS/cm、沸點(diǎn)為250-300℃，閃點(diǎn)為180-250℃。