[发明专利]电解液及制备方法

说明书

本发明主要涉及电解液及制备方法，所述的电解液为熔融态的电解质盐，所述的电解质盐中包括甲酸钾、甲酸钠中的一种或两种。其制备方法为所述的电解质盐先加入溶剂中充分溶解，加热蒸发去除溶剂并形成熔融态电解质盐。本发明的电解液能够在较低的工作温度下形成熔融态并同时保持良好的流动性、导电性、长久地化学稳定性和较低的腐蚀性，可以充分浸润固态电解质表面，提高正、负电极与固体电解质之间的导电性能。

技术领域

本发明主要涉及电解液及制备方法。

背景技术

传统的锂电池选用有机液体作为电解液，在大电流下工作有可能出现金属枝晶和刺破隔膜导致短路破坏的现象，产生大量的热量。有机电解液在高温下容易发生分解或者副反应，产生有毒气体、发生燃烧的倾向都会加剧。固态电池以固态电解质代替了原来的有机液体，具有在较高的温度下不会分解的特性，大大增加电池的安全性和快速充电能力，所以已经被认为是下一代电池的主要的电解质形式。

然而人们在具体使用固态电解质时，发现当金属锂等负极与Li_1+xAl_xTi_2x(PO₄)₃(LATP)和Li_1+xAl_xGe_2x(PO₄)₃(LAGP)等固态电解质直接接触时，可以使Ti和Ge等金属元素的价位发生改变，从而降低固态电解质的导电性能，甚至使固态电解质发生物理破坏，所以有必要在两者之间增加另外一种离子传输的电解液，使两者隔离。同时固态电解质表面微观上并不平整，有不同程度的起伏。由于固体电解质缺乏流动性，当固体电解质与钠、锂等金属负极或者与铜、铝、镍等电流聚集电极材料直接接触时，两种实际的接触面积有限，导致界面电阻很大，甚至大于固体电解质本身电阻的数倍。所以有必要在金属负极或者电流聚集电极与固态电解质之间填充一种与固体电解质具有同样类型离子传输能力的液态电解液，使液态电解液同时浸润固体电解质和电极材料的表面，并且在固体电解质和电极材料之间建立一个离子传输的桥梁。优选地，如果电解液与固体电解质和电极材料表面的亲和力足够高，就有机会充分浸润这两种材料的表面毛细空隙，使固体电解质和电极材料的实际接触面积大大增加，从而有效降低界面电阻。

优选地，固体电解质和电极材料之间的液态电解液为离子液体或者熔融盐。这些液体，特别是熔融盐，具有优异的离子电导率，并且大部分具有不燃性，在高温下使用具有良好的安全性。优选地，熔融盐的熔点要低于250摄氏度，这样维持高温所需的成本会比较低，同时在这温度下可以长期使用的材料会比较多，成本可控。

硫化物以及硫酸盐混合物的熔点普遍高于350摄氏度。熔点低于250摄氏度的熔融盐普遍采用氢氧化钾和氢氧化钠的混合盐或者硝酸钾和硝酸钠的混合盐。但是氢氧化钾和氢氧化钠具有强碱性，高温环境下腐蚀性很大，能够与之长期匹配的材料很少，而且成本很高。硝酸盐在电池发生燃烧时容易分解产生氧气，具有助氧燃烧功能，在电池中不可使用。除氯化锌和氯化铝以外，大部分氯化盐混合物的熔点也高于350摄氏度。以氯化铝为基础混合氯化钠、氯化钾和氯化锂等氯化盐的熔点可以低于140摄氏度，但是由于氯化铝强烈的挥发性，很难开发有实用价值的熔融电解质材料。氯化锌与氯化盐混合以后的熔点可以低于200摄氏度，但是由于锌的金属性低于钠和锂等材料，在电池负极容易得到电子而变成锌单质，所以只适合开发以锌作为离子传输的电池，而无法在其他能量密度更高的电池中使用。所以找到熔点低于250度，具有长期高温稳定性，同时具有较低腐蚀性的熔融盐有很高的实用价值和现实困难性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种熔融温度低、腐蚀性低以及流动性好的电解液。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种电解液，所述的电解液为熔融态的电解质盐，所述的电解质盐中包括甲酸钾、甲酸钠中的一种或两种。

在本发明第一方面的一些实施例中，所述的电解质盐由甲酸钾和甲酸钠组成。

在本发明第一方面的一些实施例中，甲酸钠：甲酸钾的重量比小于2:1。