[发明专利]电解液和电化学装置

说明书

技术领域

本公开涉及电解液和电化学装置。

背景技术

镁电池使用镁(其是一种比锂更充足和更便宜的资源)，与锂相比，通过氧化还原反应每单位体积的镁能够产生大量的电力，并且当用于电池中时其具有高的安全性。因此，作为下一代二次电池，镁电池正吸引关注以代替锂离子电池。

用于镁电池的常规电解液通常包含醚溶剂，并且特别地，含四氢呋喃(THF)的电解液被认为具有最佳性能。然而，醚溶剂如THF是难处理的，由于它们高度易挥发且它们中的很多是有毒的。此外，含醚溶剂的电解液的电位窗口(在电解液不分解的情况下可以被施加的最大电压)低至最多约3.0伏特，这使得使用镁金属负极难以制造高电压的镁电池。

如由日本专利申请特开第2014-072031号公开的，用于解决这种问题的电解液是周知的。该专利公开揭露了包含以下的电解液：包含砜的溶剂；以及溶解于该溶剂中的镁盐。该镁盐是选自由以下所组成的组中的至少一种镁盐：氯化镁(MgCl₂)、溴化镁(MgBr₂)、碘化镁(MgI₂)、高氯酸镁(Mg(ClO₄)₂)、四氟硼酸镁(Mg(BF₄)₂)、六氟磷酸镁(Mg(PF₆)₂)、六氟砷酸镁(Mg(AsF₆)₂)、全氟烷基磺酸镁(Mg(R_f1SO₃)₂)(其中R_f1是全氟化烷基团)以及全氟烷基磺酰亚胺镁(Mg((R_f2SO₂)₂N)₂)(其中R_f2是全氟化烷基团)。在这些镁盐之中，规定的MgX₂(X＝Cl、Br或I)是特别优选的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开第2014-072031号

发明内容

本发明将解决的问题

令人遗憾地，在专利公开中列出的镁盐包含卤素原子。这可能需要镁电池的各种组件由高度耐腐蚀的材料制成。

因此，本公开的一个目的是提供一种电解液，其可与镁电极一起使用、能够进行镁的可逆的电化学沉积/溶解反应、不包含卤素原子、且使用无醚溶剂生产，以及提供使用这种电解液的电化学装置。

解决问题的方案

为了实现该目的，本公开提供了一种电解液包含：砜；以及溶解于砜中的镁盐，其中，镁盐包括硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)。

为了实现该目的，本公开提供了一种包含电解液的电化学装置，其中，该电解液包含砜和溶解于砜中的镁盐，并且镁盐包括硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)。

可以通过将硼氢化镁溶解于砜中生产本公开的电解液。

发明的效果

本公开使得可以获得使用砜(无醚溶剂)制造的电解液，其可与镁电极一起使用的且允许镁的可逆的电化学沉积/溶解反应。此外，所使用的镁盐包括硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)，其不包含卤素原子。这消除了对电化学装置的各种组件由高度耐腐蚀的材料制成的需要。因此，在电解质层中这种优异的电解液的使用使得可以获得高性能的电化学装置，如高性能的镁电池。应理解的是，在本文中所描述的效果仅仅是说明性的而非旨在限制或排除另外的效果。

附图说明

[图1]图1A和图1B是示出了实施例1的电解液的CV测量结果的曲线图。

[图2]图2是示出了实施例1和比较例1的电解液的CV测量结果之间的比较的曲线图。

[图3]图3是实施例2的电化学装置(电池)的示意图。

[图4]图4是实施例2的电化学装置(电池)的示意性分解图。

[图5]图5是实施例3的电化学装置(电容器)的示意性截面图。

[图6]图6是实施例3的电化学装置(空气电池)的示意图。

[图7]图7是实施例3的电化学装置(燃料电池)的示意图。

具体实施方式

在下文中，将基于参照附图的实施例描述本公开。应理解的是，这些实施例不旨在限制本公开，并且在实施例中的各种值和材料仅当作实例。应注意将按以下顺序提供描述。