[发明专利]一种可充镁-硫电池电解液及其制备方法

说明书

本发明提供一种可充镁‑硫电池电解液及其制备方法。本发明电解液由无水无氧混合有机溶剂、硼酸酯、金属硝酸盐和稀土金属氯化物组成，采用在惰性气氛下分步搅拌溶解的制备方法。本发明电解液电导率大、与Mg阳极及S阴极的相容性好，组装的可充镁‑硫电池能量密度高、循环稳定性好。本发明电解液制备工艺简单、易于大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于可充镁电池技术领域，具体涉及一种可充镁-硫电池电解液及其制备方法。

背景技术

可充镁电池作为现在“后锂离子电池时代”一种非常有前途的电池技术，引起广泛的关注。镁-硫电池由于具有理论能量密度高、生产成本低等优点，被认为是最具前景的一种可充镁电池。可充镁-硫电池通常由镁和硫分别作为阳极和阴极材料。硫阴极由于其亲电性，与亲核型电解液不兼容，因此可充镁-硫电池无法使用亲核型电解液。近年来，随着六甲基二硅胺烷基电解液、双（三氟甲磺酸基）酰亚胺镁电解液和有机硼酸盐电解液等非亲核型电解液的出现，镁-硫电池的性能得到显著提升，但放电容量、循环稳定性等依然很不理想，这严重阻滞可充镁-硫电池的商业化进程。

研发电导率高、与Mg阳极及S阴极相容性好的非亲核型电解液，使组装的镁-硫电池具有放电容量高、循环稳定性好的特点，是提升镁-硫电池性能、突破其发展瓶颈的关键。这是目前可充镁-硫电池技术领域的一个巨大挑战，解决其迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种电导率高、与Mg阳极及S阴极相容性好的可充镁-硫电池电解液，并且以此电解液组装的镁-硫电池放电容量高、循环稳定性好。

本发明还提供所述可充镁-硫电池电解液的制备方法。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可充镁-硫电池电解液，其特征在于，由无水无氧混合有机溶剂、硼酸酯、金属硝酸盐和稀土金属氯化物组成；电解液中硼酸酯的浓度为0.5~2.0mol/L，金属硝酸盐的浓度为0.5~1.0mol/L，稀土金属氯化物的浓度为0.005~0.015mol/L。

进一步，所述无水无氧混合有机溶剂由经过无水无氧处理的A类溶剂与B类溶剂按体积比1：0.5~1混合而成，其中A类溶剂为三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚中的任意一种，B类溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃中的任意一种。

所述硼酸酯为硼酸三（三氟乙基）酯、硼酸三（六氟异丙基）酯中的任意一种与硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三异丙酯中的任意一种按摩尔比1：0.1~0.5混合。

所述金属硝酸盐为硝酸镁与硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾中的任意一种按摩尔比1：0.1~0.5混合。

所述稀土金属氯化物为氯化亚铈与氯化镧、氯化钕、氯化钐中的任意一种按摩尔比1：0.1~0.5混合。

本发明还提供一种可充镁-硫电池电解液的制备方法，包括以下步骤：

（1）在充满惰性气氛的手套箱中，按上述电解液组分及其含量备料；

（2）先将硼酸酯和金属硝酸盐缓慢加入到无水无氧混合有机溶剂中，室温磁力搅拌15~20小时；

（3）缓慢加入稀土金属氯化物，继续室温磁力搅拌至溶解，即得可充镁-硫电池电解液。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：