[发明专利]一种宽电位窗口可充镁电池电解液及其制备方法

说明书

本发明提供一种宽电位窗口可充镁电池电解液及其制备方法。本发明电解液以两类有机镁盐（I类和II类）、两类有机溶剂（A类和B类）及添加剂为原料，制备方法是在室温惰性气氛下，将上述原料中的I类有机镁盐加入到A类有机溶剂中搅拌8~12h，然后向其中加入B类有机溶剂并搅拌2~4h，再加入II类有机镁盐并搅拌20~24h，最后加入添加剂并搅拌1~3h，即得本发明电解液。本发明电解液电导率大、过电位小、镁沉积‑溶出效率高，特别是电化学窗口宽、氧化稳定性窗口高达4V（vs.Mg/Mg²⁺）以上，因此适合匹配高电压正极材料组成高性能可充镁电池，具有重要的推广应用价值。

技术领域

本发明属于可充镁电池技术领域，具体涉及一种宽电位窗口可充镁电池电解液及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为当前最先进的电化学储能技术之一广泛应用于多个领域，但其安全性差、成本高等问题日益引起人们的重视，开发安全性高、成本低的电化学储能新技术势在必行。可充镁电池因其高体积比容量、高安全性及原料镁储量丰富等优势，被认为是最具代锂潜力的新型储能技术，近年来引起较多关注。

电解液作为电池的重要组成部分，对于电池的性能具有重要影响。目前可充镁电池电解液主要有APC电解液PhMgCl/AlCl₃/THF、六甲基二硅胺烷基电解液(HMDS)₂Mg/AlCl₃/THF、无机氯化镁基电解液MgCl₂/AlCl₃/Mg/DME(MACC)、双(三氟甲磺酸基)酰亚胺镁电解液Mg(TFSI)₂/THF和Mg(TFSI)₂/MgCl₂/DME、硼基电解液Mg[B(hfip)₄]₂/DME等，这些电解液都可以实现镁的可逆沉积-溶出，但通常电化学窗口较窄、氧化稳定性窗口很难突破4V(vs.Mg/Mg²⁺)，这致使一些高电压正极材料难以在可充镁电池中获得应用，严重阻碍高性能可充镁电池的发展。因此，亟需研发宽电位窗口可充镁电池电解液，以匹配高电压正极材料从而获得高性能可充镁电池。

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宽电位窗口可充镁电池电解液，解决目前可充镁电池电解液电化学窗口窄、氧化稳定性窗口很难突破4V(vs.Mg/Mg²⁺)的问题。

本发明还提供所述电解液的制备方法。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种宽电位窗口可充镁电池电解液，其特征在于，含双有机镁盐、双有机溶剂及添加剂；其氧化稳定性电位窗口不低于4V(vs.Mg/Mg²⁺)。

进一步，所述双有机镁盐在双有机溶剂中的总摩尔浓度为0.6～1.0mol/L，所述添加剂在双有机溶剂中的摩尔浓度为0.0001～0.0005mol/L。

所述双有机镁盐为I类有机硼镁盐和II类有机铝镁盐；所述双有机溶剂为A类链状醚类溶剂和B类含氟醚类溶剂。

所述添加剂为磺胺类物质，包括磺胺醋酰、磺胺嘧啶、磺胺异恶唑中的一种或两种。

进一步，所述I类有机硼镁盐的物质的量是II类有机铝镁盐物质的量的5～9倍；所述A类链状醚类溶剂的体积是B类含氟醚类溶剂的体积的9～19倍。

其中，所述I类有机硼镁盐包括双(三氟乙基)硼酸镁、四(三氟甲氧基)硼酸镁、六氟异丙基硼酸镁中的一种或两种。所述II类有机铝镁盐包括四氟叔丁基铝酸镁、四(全氟叔丁氧基)铝酸镁、六氟异丙基铝酸镁中的一种或两种。

所述A类链状醚类溶剂是乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚中的一种或两种。所述B类含氟醚类溶剂是全氟甲基乙烯基醚、全氟正丙基乙烯基醚、全氟丁基甲基醚、四氟乙基丁基醚中的一种或两种。