[发明专利]一种锂金属负极用电解液

说明书

本发明提供一种锂金属负极用电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类溶剂，所述锂盐为六氟磷酸锂，所述添加剂由无机稀土硝酸盐和有机氟化物组成；其中有机溶剂的体积分数为85‑98％，添加剂中有机氟化物的体积分数为2％～15％；无机稀土硝酸盐的摩尔浓度为0.02mol/L～0.2mol/L。本发明提供的锂金属负极用电解液，与锂金属负极有良好的兼容性，解决了锂金属负极库伦效率低和枝晶生长带来的安全问题；且电解液与锂金属和高压正极有良好的兼容性，可提高锂电池的循环稳定性、倍率性能及能量密度。

技术领域

本发明涉及储能电池技术领域，具体涉及一种锂金属负极用电解液。

背景技术

随着人类社会的不断发展，全球对能源的需求在持续增加，而化石燃料的燃烧会造成温室气体的大量排放，对地球气候及人类生存产生众多负面的影响。可再生能源(风能、太阳能等)本身具有断断续续的特点，而且由此产生的电能不能直接加以利用，因此发展高性能储能设备至关重要。锂离子电池由于具备相对较高的能量密度受到了学术界和工业界的广泛关注，已经占据了消费电子领域的市场，并向电动汽车和混合动力汽车领域迈进。

目前商业化锂离子电池的负极材料为石墨，理论容量只有372mAh/g，实际的容量也在逐渐逼近这一数值，其相对较低的容量限制了整体电池能量密度的提高。在各种负极材料候选者中，金属锂具有极高的理论容量(3680mAh/g)、最低的电压工作平台(-3.04Vvs.SHE)等优点，受到广泛关注，被誉为锂电池负极材料的“圣杯”。但是，金属锂在沉积和脱离过程中的低库伦效率和锂枝晶生长造成的安全隐患严重阻碍了锂金属负极的实际应用。

通过添加剂来改善电解液和电极材料的兼容性，对金属锂负极和高压正极的实际应用起着至关重要的作用。目前，商用的碳酸酯类电解液对高压正极具有较好的稳定行；但是碳酸酯类电解液与金属锂的兼容性差，严重的副反应不仅增大了体系的阻抗而且引发了较大的安全隐患，因而，开发出一种同时对高压正极和金属锂兼容的电解液对锂金属负极的实际应用具有重大的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂金属负极用电解液，与锂金属负极有良好的兼容性，解决了锂金属负极库伦效率低和枝晶生长带来的安全问题；且电解液与锂金属和高压正极有良好的兼容性，可提高锂电池的循环稳定性、倍率性能及能量密度。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种锂金属负极用电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类溶剂，所述锂盐为六氟磷酸锂，所述添加剂由无机稀土硝酸盐和有机氟化物组成；

其中有机溶剂的体积分数为85-98％，添加剂中有机氟化物的体积分数为2％～15％；无机稀土硝酸盐的摩尔浓度为0.02mol/L～0.2mol/L。

进一步地，所述无机稀土硝酸盐中的稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中的一种。

进一步地，所述的有机氟化物为氟代碳酸乙烯酯、氟化环状碳酸酯或氟化链状碳酸酯中的一种。

进一步地，碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。

进一步地，所述环状碳酸酯类溶剂的用量占溶剂总质量的30～75％，所述链状碳酸酯类溶剂的用量占溶剂总质量的25～70％。

进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中至少一种。

进一步地，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中至少一种。

进一步地，所述锂盐的摩尔浓度为1mol/L。

与现有技术相比，本发明提供的锂金属负极用电解液，有益效果在于：