[发明专利]一种电解液及其应用和产品

说明书

本发明属于二次电池领域，该发明涉及一种电解液及其应用和产品,所述电解液中的添加剂为硼酸(BA)，苯硼酸或苯环上含有甲氧基、甲基取代的苯基硼酸中的一种。该类添加剂可以在金属锂的表面形成致密的SEI膜，能有效抑制锂枝晶，氧气以及电解液在金属锂表面的分解。此外将该电解液应用到金属锂电池以及锂氧气电池中，氧气条件下能显著提高金属锂的稳定性，循环性能得到较大的提升。

技术领域

本发明属于二次电池领域，具体讲，涉及一种电解液以及使用该电解液的金属锂电池。

背景技术

自1990年日本Sony公司生产的第一块锂离子电池起，锂离子电池在国内外掀起了商业化浪潮，近年来，锂离子电池已经广泛应用到各种消费类电子产品中，部分取代了传统的化石燃料，在解决能源危机以及环保问题等方面发挥了重要的作用。然而，商业化的锂离子电池所采用的电极材料具有限制的理论比容量以及能量密度，不能满足于日益增长的高能量密度的需求。因此开发具有高能量密度的锂金属电池以及锂氧气电池和锂硫电池具有重要的意义。

传统的锂离子电池，负极采用的是商业化的石墨，具有限制的理论比容量(372mAh/g).而相比于商业化石墨，金属锂则具有较高的比能量，是最有潜力取代石墨负极的一种金属电极；但是金属锂在循环的过程中由于锂的不均匀沉积导致严重的锂枝晶问题；另一方面金属锂由于较低的还原电势以及较高的反应活性，容易受到氧气，水分以及电解液的攻击，造成电池库伦效率低，循环寿命减少等实际问题。因此，提高金属锂在电解液中的稳定性是实现高比能电池必须要解决的问题。

目前，针对锂金属的保护方法主要有如下几种：在金属锂的表面涂覆一层聚合物，物理阻挡氧气以及电解液的攻击；添加一些电解液添加剂，在金属锂的表面还原产生SEI膜。前者具有复杂的工艺以及在循环过程中的不稳定等缺陷，而后者生成的SEI膜具有较高的致密性以及普适性。

研究或者发展新型的添加剂对于保护锂离子电池的锂金属具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电解液及其应用和产品，其目的在于，提出一种新型的应用金属锂电池的电解液，能有效而显著的改善锂枝晶问题以及保护金属锂，从而全面提升金属锂电池的循环性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电解液，该电解液包含有电解液添加剂，该电解液添加剂在分子结构上含有至少两个连接在同一个硼原子或者至少两个连接在不同硼原子上的羟基官能团。

进一步的，所述电解液添加剂为硼酸、苯硼酸或被取代的苯基硼酸，所述被取代的苯基硼酸是指苯环上被甲氧基、甲基取代的苯基硼酸。

进一步的，所述电解液添加剂包括硼酸，苯硼酸，4-甲氧基苯硼酸，4-甲基苯硼酸和对苯二硼酸。

进一步的，电解液除包含有电解液添加剂之外，还包括有机溶剂和锂盐。

进一步的，所述电解液添加剂在电解液中的浓度为0.001mol L^-1～0.05mol L^-1。

进一步的，所述的有机溶剂为二甲亚砜，四乙二醇二甲醚，二乙二醇二甲醚，N,N-二甲基乙酰胺，1,3-二氧五环，碳酸乙烯酯，碳酸二甲酯中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述的锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂，硝酸锂或六氟磷酸锂的一种或几种混合物。

按照本发明的第二个方面，如上所述电解液可在金属锂电池中的应用。

按照本发明的第三个方面，提供一种金属锂电池，其采用如上所述的电解液。

本发明中的一种金属锂电池电解液，该电解液包含有电解液添加剂为小分子，该小分子上含有至少两个连接在硼原子上的羟基官能团。所述的电解液具体应用在锂氧气电池，锂硫电池体系中。