[发明专利]一种低共熔溶剂电解液及制备方法与锂金属电池

说明书

本发明公开了一种低共熔溶剂电解液及制备方法与锂金属电池。所述低共熔溶剂电解液包括：锂盐、酰胺类化合物、添加剂；其中，所述锂盐与酰胺类化合物的摩尔比为1：1～1：10；所述添加剂包括环状碳酸酯类化合物。本发明将预定摩尔比的锂盐和酰胺类化合物共混，形成低共熔溶剂电解液。所述低共熔溶剂电解液具有不可燃，电导率高，电化学窗口大等优点；将所述电解液应用于锂金属电池，可实现锂离子在电解液中的快速迁移和球形沉积，无锂枝晶生长，且具有高循环寿命，同时所述低共熔溶剂电解液成本较低，安全性高，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种低共熔溶剂电解液及制备方法与锂金属电池。

背景技术

新能源电动汽车和储能系统的飞速发展需要高能电池，具有超高理论比能量容量(3860mAh g^-1)和最低的电化学势[相对于标准氢电极为-3.04V]的锂金属负极被认为是下一代高能电池的有希望材料。然而，锂金属电池在锂电镀过程中的不均匀沉积会导致锂枝晶的生长，同时降低了库仑效率(CE)，锂枝晶会刺穿隔膜造成短路，容易引发热失控，具有安全隐患。为了解决锂枝晶引起的安全问题，研究人员提出了多种解决措施：通过改变电解液配方促进锂离子的快速传输和均匀沉积；利用多孔3D Cu骨架基材，减少电镀过程中的堵塞，促进了球形锂的沉积，减缓了锂枝晶的生长。

目前商用的电解液溶剂主要是碳酸酯类和醚类，而这两类溶剂均易燃，在发生热失控时容易着火甚至引发爆炸，因此，开发不可燃电解液也迫在眉睫。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低共熔溶剂电解液及制备方法与锂金属电池，旨在解决现有电解液易燃与锂枝晶生长的问题。

一种低共熔溶剂电解液，其中，包括：

锂盐、酰胺类化合物、添加剂；

其中，所述锂盐与酰胺类化合物的摩尔比为1：1～1：10；

所述添加剂包括环状碳酸酯类化合物。

所述的低共熔溶剂电解液，其中，所述锂盐与酰胺类化合物的摩尔比为1:4。

所述的低共熔溶剂电解液，其中，所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或几种。

所述的低共熔溶剂电解液，其中，所述酰胺类化合物选自R1-CO-NH-R2中的一种或几种,其中，R1为CH₃-(CH₂)_n，n＝0～10,R2为H,CH₃,(CH₃)₂中的一种。

所述的低共熔溶剂电解液，其中，所述酰胺类化合物选自丙烯酰胺，丁内酰胺，戊内酰胺，己内酰胺，庚内酰胺和2-恶唑烷酮中的一种或几种。

所述的低共熔溶剂电解液，其中，所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯，氟代碳酸乙烯酯，双氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或几种。

所述的低共熔溶剂电解液，其中，所述低共熔溶剂电解液中，所述添加剂的质量百分分数为0.1％～10％。

一种如上所述低共熔溶剂电解液的制备方法，其中，包括：

在惰性气氛环境中，将锂盐和酰胺类化合物混合，制备得到低共熔溶剂电解液。

所述的低共熔溶剂电解液的制备方法，其中，所述将锂盐和酰胺类化合物混合的温度为50～80℃。

一种锂金属电池，其中，包括如上所述低共熔溶剂电解液。