[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

本發明提供了種寬溫區金屬鋰電池電解液、其制備方法及電池。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，由于此類烷烴溶劑具有活性低、溶劑化作用弱，可以極大降低電解液與金屬鋰之間的副反應，同時也能減弱鋰離子與溶劑之間的靜電相互作用，從而抑制了在高溫下電解液與金屬鋰的副反應，同時降低了低溫下鋰離子脫溶劑化能壘。采用此類寬溫區鋰金屬電解液，不論是在90℃高溫下還是在?80℃低溫下，鋰金屬全電池的庫倫效率都高于99.8％，從而實現了鋰金屬全電池在寬溫下的穩定循環。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種寬溫區金屬鋰電池電解液、其制備方法及電池。

背景技術

隨著新能源電動汽車的不斷發展與進步，儲能市場對鋰離子二次電池能量密度提出更高的要求。然而，由于傳統“脫嵌”型正負極材料容納鋰離子的量極為有限，使傳統鋰離子電池能量密度已經接近其能量密度極限(＜300Wh/Kg)，因此發展更高能量密度的二次電池已勢在必行。金屬鋰不僅具有最低的標準氫電勢，同時具有極低的密度，因此鋰金屬被認為是最有發展潛力的負極材料之一。

然而，鋰金屬活潑性太強，導致其與任何電解液都會發生不可逆的化學反應，嚴重損耗了電解液與金屬鋰負極。此外，鋰金屬特殊的枝晶生長特性，導致其在循環過程中很容易發生枝晶生長問題，從而引發短路的風險。因此有效降低電解液與金屬鋰之間的副反應，同時抑制鋰枝晶的生長，才能實現金屬鋰電池長期穩定的循環。現階段鋰金屬電解液的進步已經使得鋰金屬在常溫下具有優異的循環穩定性能。然而，當溫度變化大，特別是在極端溫度下鋰金屬電池的循環穩定性將大打折扣，甚至不能正常工作。因此通過調控電解液的物化特性，有效提高金屬鋰電池在極端溫度下的循環穩定性具有重要的意義。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種寬溫區金屬鋰電池電解液、其制備方法及電池。

在闡述本發明內容之前，定義本文中所使用的術語如下：

術語“TUE”是指：甲苯。

術語“FBE”是指：氟苯。

術語“CPEA”是指：環戊烷。

術語“CHEP”是指：環己烷。

術語“CHEP”是指：環庚烷。

術語“PE”是指：正戊烷。

術語“HEX”是指：正己烷。

術語“HEP”是指：正庚烷。

術語“OCT”是指：正辛烷。

術語“PP”是指：聚丙烯隔膜。

術語“NBE”是指：正丁醚。

術語“EE”是指：乙醚。

術語“HPE”是指：甲基己醚。

術語“NHEE”是指：正庚醚。

術語“METHF”是指：甲基四氫呋喃。

術語“SPAN材料”是指：硫化聚丙烯腈。

術語“MMA”是指：二甲氧基甲烷。

術語“DME”是指：乙二醇二甲醚。

術語“DOL”是指：1,3-二氧戊環。

術語“THF”是指：四氫呋喃。

術語“NPE”是指：正丙醚。