[发明专利]一种锂金属电池电解液及其锂金属二次电池

说明书

本发明涉及一种锂金属电池电解液以及锂金属二次电池，更具体涉及一种包括：锂盐，所述锂盐包括硝酸锂和双氟甲基磺酰亚胺锂；成膜添加剂；非水有机溶剂；如通式(Ⅰ)所示的亚砜类化合物及其衍生物：其中R₁‑R₂各自独立地为选自：取代或未取代的C1‑C6的烃基。所述硝酸锂生成Li₃N、LiN_xO_y构成的界面膜，而亚砜类化合物分解产生硫元素，硫元素能有效协同界面膜的形成，减少负极副反应的发生。而电解液中的双氟甲基磺酰亚胺锂不仅用于电解液锂盐的提供，同时双氟甲基磺酰亚胺锂的阴离子与亚枫类化合物共同作用，利于锂金属表面界面膜的形成，从而进一步提高电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及电池领域，更具体的涉及一种锂金属电池电解液及其锂金属二次电池。

背景技术

作为对锂离子电池升级换代的锂金属电池，因其能储存更多能量，有希望解决目前常规锂离子电池容量不够理想的问题正受到商用电池领域的日益青睐。

锂金属电池目前没有实现大规模的商业话应用，主要是因为作为负极的金属锂在电池充放电过程中不均匀沉积容易产生锂枝晶，产生的锂枝晶容易刺穿隔膜引发安全问题，造成锂金属电池失效，甚至可能引发着火事故，同时产生的锂枝晶容易脱落，造成锂金属电池能量密度的迅速衰减，但锂金属具有极高的理论比容量(3860mAh/g)和极低的电化学电位(-3.045V)，未来非常有可能取代锂离子电池，因此对于如何解决锂金属电池锂枝晶生长问题是研究的热点问题。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂金属电池电解液及其锂金属二次电池，所述电解液能在锂金属负极形成稳定的界面膜，保护负极的锂金属，减少负极副反应的发生，防止产生锂枝晶，提高锂金属电池的安全性能及循环稳定性。

为达到上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂金属电池电解液，包括：

锂盐，所述锂盐包括硝酸锂和双氟甲基磺酰亚胺锂；

成膜溶剂；

非水有机溶剂；

如通式(Ⅰ)所示的亚砜类化合物及其衍生物：

其中R₁-R₂各自独立地选自取代或未取代的C1-C6的烃基。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂金属二次电池，包括：包含正极活性物质的正极；包含负极活性物质的负极，所述负极活性物质包括金属锂；和根据本发明第一方面所述的锂金属电池电解液。

相比于现有技术，本发明至少包括如下所述的有益效果：

所述锂金属电池电解液中包括硝酸锂、双氟甲基磺酰亚胺锂和亚砜类化合物。所述硝酸锂在低电位下，可在电池的锂金属负极上发生还原反应，生成Li₃N、LiN_xO_y构成的界面膜，而亚砜类化合物在循环过程中分解产生硫元素，硫元素能有效协同Li₃N、LiN_xO_y构成的界面膜的形成，保护负极的锂金属，减少负极副反应的发生，防止产生锂枝晶，提高锂金属电池的安全性能及循环稳定性，同时能有效提高电池的能量密度。而电解液中的双氟甲基磺酰亚胺锂不仅用于电解液锂盐的提供，同时双氟甲基磺酰亚胺锂的阴离子与亚枫类化合物共同作用，利于锂金属表面界面膜的形成，从而进一步提高电池的循环性能。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明所述的一种锂金属电池电解液及其锂金属二次电池，本发明的目的在于提供一种在锂金属电池负极有效成膜的电解液，达到可以减缓锂金属枝晶生长的问题，从而提高锂金属电池的循环性能。