[发明专利]锂金属电池用电解液及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种锂金属电池用电解液，包括以下组分：经过除水的有机溶剂和电解质锂盐；所述有机溶剂的成分包括：碳酸乙烯亚乙酯和二(2,2,2‑三氟乙基)碳酸酯。采用该电解液制备得到电池具有既能够阻止电解液燃烧，又能够促进锂金属负极成膜的特点，该电解液能在锂金属负极表面形成一层稳定的SEI膜，有效阻隔了本体锂与电解液的反应，显著提高了锂金属负极/电解液界面稳定性，从而提高锂金属电池的循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂金属电池领域，具体涉及一种锂金属电池用电解液及其制备方法与应用。

背景技术

金属锂具有高达3860mAh/g的理论比容量及-3.04V(相对于标准氢电极)的超负电极电势，是构建高比能量电池的理想负极。随着先进便携式电子产品、电动汽车等领域对电池能量密度要求的日益提高，开发基于金属锂负极的高比能量二次电池已成为近年来化学电源领域的研究热点。目前研究中所使用的负极材料主要为锂金属，电解液则广泛采用环状碳酸酯与线状碳酸酯混合体系兼顾溶剂黏度，导电率等理化性质，再辅以不同种类的功能添加剂成分来满足各种应用场景对电解液性质的要求。

碳酸酯能在锂金属负极形成相对稳定的还原产物烷基碳酸锂，是电解液组成中不可或缺的。但是由于烷基碳酸锂的机械强度比较低(﹤1GPa)，从而导致SEI膜机械强度比较差，难以适应锂金属电池在循环过程中的体积膨胀，最终导致金属电池循环寿命缩短。而在锂金属电池中，目前构建稳定的SEI膜的策略可以分为以下几类：(1)锂金属表面构筑人造SEI膜(如LiF,Li₃N,Li₃PO₄等)；(2)采用有机或无机固态电解质作为锂表面修饰层；(3)采用高浓度锂盐电解液；(4)优化溶剂组成稳定锂金属负极。相比之下，优化溶剂组成稳定锂金属负极是解决这一问题的简便有效方法之一。目前研究表明电解液中使用氟代碳酸乙烯酯，碳酸亚乙烯酯作为溶剂能够生成稳定的SEI膜，抑制锂金属与电解液之间的反应。但目前已见报道的溶剂组分功能有限，尤其在构建稳定的SEI膜和阻燃方面存在较大的缺陷。因而寻找具有优良电化学性质的新型有机溶剂工作依然十分重要。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种锂金属电池用电解液，用于锂金属电池中，以解决锂金属电池碳酸酯基电解液燃烧的问题，延长锂金属电池的循环寿命。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种锂金属电池用电解液，包括以下组分：

经过除水的有机溶剂和电解质锂盐；

所述有机溶剂的成分包括：碳酸乙烯亚乙酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。

本发明还提供了一种锂金属电池用电解液的制备方法，具体如下：

一种锂金属电池用电解液的制备方法，包括以下步骤：

(1)对所述的有机溶剂纯化除杂、除水；

(2)将电解质锂盐与步骤(1)所述有机溶剂混合。

本发明还提供了如上所述锂金属电池用电解液的应用，具体如下：

如上所述的锂金属电池用电解液在促进锂金属电池负极成膜中的应用。

本发明还提供了一种金属电池，具体如下：

一种锂金属电池，包括：如上所述的锂金属电池用电解液。

基于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：