[发明专利]一种含阴离子受体添加剂的局部高浓度锂金属电池电解液

说明书

本发明属于锂电池领域，尤其涉及一种含阴离子受体添加剂的局部高浓度锂金属电池电解液，所述电解液含有锂盐、溶剂、稀释剂和阴离子受体添加剂，阴离子受体添加剂选自以硼为中心的有机化合物中的一种或几种。本发明提供的局部高浓度锂金属电池电解液中，阴离子受体通过与阴离子相互作用，改变阴离子在锂金属表面的分解方式，形成有利于锂离子均匀、快速传输的固液界面膜，显著提升锂金属电池的循环稳定性和安全性，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种含阴离子受体添加剂的局部高浓度锂金属电池电解液。

背景技术

金属锂具有极低的电极电势(–3.04V vs标准氢电极)和超高的理论比容量(3860mAh g–1)，是下一代高能量密度锂金属电池的理想负极材料。由于锂枝晶的生长所引起的安全隐患和库伦效率低等问题，导致金属锂负极至今尚未实现大规模商业化应用。锂枝晶的生长主要是由于金属锂与电解液反应所形成的不均匀的固液界面相所致。因此，构建均匀、稳定的固液界面膜是提高锂金属电池循环寿命及安全性能的关键。

为了解决锂枝晶的生长问题，研究者们提出了采用三维骨架、电解液修饰、固态电解质、引入人工界面层等多种策略。近年来，大量研究表明高浓电解液可以显著提升金属锂负极的循环稳定性。在高浓电解液中，阴离子参与锂离子的溶剂化，自由溶剂分子急剧减少。该特殊的溶剂化结构带来了一系列突出的性能，其原因主要是由于阴离子参与了固液界面膜的形成，极大的改变了固液界面膜的物理化学性质。这层由阴离子分解而来的固液界面膜能促进锂的均匀沉积，从而显著提升锂金属电池的循环稳定性及安全性能。然而，高浓电解液自身黏度大，导致其离子导率低，阻碍了电池倍率性能的提升，难以实现大规模应用。另外，仅靠高浓电解液中阴离子分解形成的固液界面膜仍难以满足实用化金属锂金属电池的需求。出于安全角度的考虑，电解液自身的安全性能也应纳入到电解液开发的过程中。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种含阴离子受体添加剂的局部高浓度锂金属电池电解液，在高浓电解液的基础上，通过引入不易燃的氢氟醚作为稀释剂来降低电解液的黏度，同时提升电解液的安全性。此外，为了进一步提升电解液在锂金属电池中的性能，通过引入阴离子受体作为添加剂，提升固液界面膜的均匀、稳定性，显著提升锂金属电池的循环稳定性及安全性能。

用于解决技术问题的方法

针对上述问题，本发明提供一种含阴离子受体添加剂的局部高浓度锂金属电池电解液。

一种锂金属电池电解液，其中，所述电解液含有锂盐、溶剂、稀释剂和阴离子受体添加剂，阴离子受体添加剂选自以硼为中心的有机化合物中的一种或几种。

一种实施方式为，其中，所述以硼为中心的有机化合物包括三(2,2,2-三氟乙基)硼酸酯、三(五氟苯基)硼酸酯、四氟邻苯二酚-五氟苯基硼烷、三(六氟异丙基)硼酸酯、2,4,6-三(五氟苯基)硼氧六元环、三(五氟苯基)硼烷、三(苯基)硼酸酯、双(1,1,1,3,3,3-六氟异丙基)五氟苯基硼酸酯中的至少一种。

一种实施方式为，其中，所述的锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、硝酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。

一种实施方式为，其中，所述的稀释剂为具有结构式(Ⅰ)的氢氟醚类化合物，

其中Rf1、Rf2独立地选自C1～C6的氟代烷基。

一种实施方式为，其中，所述氢氟醚为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、2,2,2-三氟乙基1,1,2,3,3,3-六氟丙基醚、二氟甲基2,2,3,3-四氟丙基醚、氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚中的至少一种。