[發明專利]一種寬溫區金屬鋰電池電解液、其制備方法及電池

在審

• 申請號: 202310433733.3
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116613382A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 索鎏敏;劉濤;陳立泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11521
• 代理人: 劉丹妮

1.一種寬溫區金屬鋰電池電解液，其特征在于，所述金屬鋰電池電解液包括鋰鹽和非水系有機溶劑，所述非水系有機溶劑至少包含一種無氧烷烴溶劑，且所述無氧烷烴最多包含兩個支鏈結構；其中，

所述無氧烷烴分子結構中碳原子含量≥5個，優選為≥7個，更優選為≥9個。

2.根據權利要求1所述的寬溫區金屬鋰電池電解液，其特征在于：

所述無氧烷烴溶劑的介電常數＜10，優選為＜7，更優選為＜5；

所述無氧烷烴溶劑的熔點＜-80℃，優選為＜-90℃，更優選為＜-100℃；

所述無氧烷烴溶劑的沸點＞90℃，優選為＞100℃，更優選為＞120℃；和/或

所述寬溫區的溫度為-100～110℃，優選為-90～100℃，更優選為-80～90℃。

3.根據權利要求1或2所述的寬溫區金屬鋰電池電解液，其特征在于，所述無氧烷烴溶劑選自以下一種或多種成分：甲苯、氟苯、環戊烷、環己烷、環庚烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、和/或所述一種或多種成分對應的同分異構體或其氟化體系；優選選自以下一種或多種成分：甲苯、氟苯、環戊烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、和/或所述一種或多種成分對應的同分異構體或其氟化體系；更優選選自以下一種或多種成分：甲苯、氟苯、環戊烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、和/或所述一種或多種成分對應的同分異構體或其氟化體系；

優選地，所述無氧烷烴溶劑和所述鋰鹽的摩爾比為1:1～8:1，更優選為1.5:1～6:1，進一步優選為2:1～4:1。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的寬溫區金屬鋰電池電解液，其特征在于，所述非水系有機溶劑中還包括含氧原子的有機溶劑，且介電常數≤30，優選為≤20，更優選為≤15；

優選地，所述含氧原子的有機溶劑選自以下一種或多種：乙醚、甲基己醚、正庚醚、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、二甲氧基甲烷、乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊環、正丙醚、正丁醚，更優選選自以下一種或多種：甲基己醚、正庚醚、甲基四氫呋喃、二甲氧基甲烷、乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊環、正丁醚，進一步優選選自以下一種或多種：甲基己醚、正庚醚、甲基四氫呋喃、二甲氧基甲烷、正丁醚。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的寬溫區金屬鋰電池電解液，其特征在于，所述鋰鹽選自以下一種或多種：高氯酸鋰、三氟乙酸鋰、六氟磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酸亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二氟磺酰三氟甲基磺酰亞胺鋰、三氟甲烷磺酸鋰、雙五氟乙烷磺酰亞胺鋰；

優選選自以下一種或多種：高氯酸鋰、三氟乙酸鋰、六氟磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酸亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二氟磺酰三氟甲基磺酰亞胺鋰；

更優選選自以下一種或多種：高氯酸鋰、三氟乙酸鋰、六氟磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰；

進一步優選選自以下一種或多種：二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、六氟磷酸鋰；

更進一步優選地，所述鋰鹽的濃度為0.5M～2.0M，優選為0.8M～1.8M，更優選為1.0M～1.5M。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的寬溫區金屬鋰電池電解液，其特征在于，當所述鋰鹽的濃度＜1.5M時：

所述金屬鋰電池電解液的沸點為＞90℃，優選為＞100℃，更優選為＞120℃；

所述金屬鋰電池電解液的＜-80℃，優選為＜-90℃，更優選為＜-100℃；

所述金屬鋰電池電解液的離子電導率為＞0.5mS/cm，優選為＞0.8mS/cm，更優選為＞1.0mS/cm；

所述金屬鋰電池電解液的離子遷移數為＞0.5，優選為＞0.55，更優選為＞0.65；和/或

當溫度在25℃以下時，所述金屬鋰電池電解液的粘度為0.55～1.35兆帕·秒，優選為0.6～1.1兆帕·秒，更優選為0.6～0.8兆帕·秒。