[发明专利]锂原电池用改性电解液

说明书

本发明涉及锂原电池用改性电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和一种或多种电解液添加剂。其技术方案是：所述锂原电池用改性电解液中配置有1％‑10％(以原始电解液的质量为1换算成质量比)的添加剂，所述电解液添加剂为具有较低还原电位的化合物。本发明通过在锂原电池用电解液中加入具有较低还原电位的化合物作为添加剂，不仅明显提升了锂原电池的实际比容量，还能够在负极锂片表面生成稳定的SEI膜，减少了锂枝晶生长刺穿隔膜造成电池短路的隐患和“死锂”的产生，而且因为含氮或含氟的化合物作为添加剂的种类繁多，并且配置电解液时流程简单，降低了电解液的成本，易于实现大规模生产。

技术领域

本发明属于锂原电池技术领域。特别涉及一种锂原电池用改性电解液。

背景技术

以金属锂为负极的锂原电池(不可再充电的锂一次电池)，如锂-锰电池、锂-二氧化硫电池、锂-亚硫酰氯电池、锂-氟化碳电池等，具有高比能、大容量、高可靠性等特点，已在储能领域得到了广泛的运用。锂原电池主要是由正极材料、电解液和金属锂负极三个部分构成，其在进行首次充放电过程中，金属锂与电解液发生反应，在金属锂片与电解质之间的固体电解质中间相界面上形成钝化膜，该钝化膜对于电子是绝缘体，而对于Li⁺是导体，允许Li⁺自由脱嵌，所以这层钝化膜被称之为“固态电解质界面膜”，简称SEI膜。在锂电池中，理想的SEI膜不仅要求对电子绝缘，且允许离子通过SEI膜，还要求其机械柔韧性好，适应不同程度的体积膨胀，并有着相对稳定的形貌和结构。经过大量的研究发现，SEI层的组成和结构与溶剂、电解质盐以及添加剂密切相关。SEI膜主要由无定型基质无机成分组成，例如LiF、Li₂CO₃、Li₂O等，无机盐作为SEI膜中的主要成分可以使SEI膜具有较强的机械强度，提高SEI膜致密均匀性。电解液是生成SEI膜的还原反应物的主要来源，其中溶剂和锂盐都会对SEI膜的性质产生影响。近年来的研究表明，SEI膜的组成和结构与电解液中的添加剂密切相关，特别是首次充放电过程中，添加剂分子若能优先于电解液中的溶剂分子发生还原反应，则有助于形成稳定的SEI膜，从而改善锂电池的各项性能。因此，合适电解液添加剂的选取是在锂负极表面生成稳定SEI膜的关键因素。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题现有技术中电池实际比容量低、容量衰减过快等问题。

本发明包括如下技术方案：

本发明提供了锂原电池用改性电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和一种或多种电解液添加剂，具体的：

所述锂原电池用改性电解液中配置有1％-10％质量比的电解液添加剂，所述电解液添加剂为具有较低还原电位的化合物；

其中，所述1％-10％质量比，是以原始电解液的质量为参照，进行电解液添加剂质量归一化换算成质量比后得到。

优选的，所述锂原电池为锂-二氧化锰电池、锂-二氧化硫电池、锂-二硫化铁电池、锂-亚硫酰氯电池、锂-氟化碳电池和锂-氟化铝电池中的一种。

优选的，所述较低还原电位的化合物为氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、亚硫酸乙烯酯、乙腈、己二腈和丁二腈中的一种或者多种组合。

优选的，所述锂原电池用电解液中的电解质为阴离子电解质锂盐；所述锂原电池用电解液的溶剂为醛类溶剂、醚类溶剂或酯类溶剂中的一种或多种溶剂混合。

优选的，所述阴离子电解质锂盐为LiClO₄、LiAlO₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiBF₆、LiBr、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂F)₂和LiN(SO₂CF₃)₂的一种或多种的混合物。