[发明专利]一种局部高浓电解液、制备方法及其在锂金属电池中的应用

说明书

本发明公开了一种局部高浓电解液及其制备方法，该电解液由锂盐、用于溶解锂盐的有机溶剂、含氟稀释剂和一定量的二氟磷酸锂混合分散制得，有机溶剂与导电锂盐的物质的量比例为（1~2）:1，含氟稀释剂与导电锂盐的物质的量的比例为（2~3）：1，二氟磷酸锂的加入量为总质量的1‑4%，导电锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的至少一种，本发明获得的电解液与高电压氧化物正极和锂金属负极相容性较好，组装出的锂金属电池的循环寿命较使用传统局部高浓电解液的电池显著提高。

技术领域

本发明属于高能量密度电池技术领域，具体涉及一种新型电解液及其制备方法与应用。

背景技术

锂金属二次电池具有极高的能量密度，是下一代电池技术的研究热点。然而，由于锂金属非常活泼，与电解液会发生较为严重的副反应，进而导致低的库伦效率 (CE)，同时锂枝晶的生长会导致安全问题。降低界面副反应和抑制锂枝晶的生长的核心是构筑稳定的界面膜，进而调控锂金属的生长。电解液的组成很大程度上决定了界面膜的性质。使用氟化电解液或者局部高浓电解液等方法可以来调控界面膜，诱导锂金属的致密沉积。

当前采用的局部高浓电解液已经能够较好的匹配锂金属负极（例如CN114361587A），库伦效率较高，然而这类电解液的高电压稳定性较差，通常只能与工作电压较低的磷酸铁锂正极（~3.2-3.3 V）较好匹配。为了获得较高的电池能量密度，锂金属电池需要使用电压较高的三元正极或者钴酸锂材料作为正极。这类高电压电池的循环稳定性较差。针对这一问题，本发明开发了一种新的高电压稳定的局部高浓电解液，该电解液与锂金属负极也有较好的相容性，组装出的锂金属电池的循环稳定性也有显著改善。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足（现有局部高浓电解液高电压稳定性差）而完成的，本发明的目的是提供一种与高电压正极和锂金属负极均相容的电解液，并显著改善锂金属电池的循环稳定性。

技术方案：

下面对本发明的新型局部高浓电解液、制备方法和应用做进一步详细说明。

新型局部高浓电解液的特征：

1. 一种用于锂金属电池的局部高浓电解液，包括导电锂盐、溶解锂盐的有机溶剂、含氟稀释剂、和二氟磷酸锂。

2. 导电锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。

3. 所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚中的一种或几种，有机溶剂与锂盐的物质的量比例为（1~1.5）:1。

4. 所述含氟稀释剂为1 ,1 ,2 ,2-四氟乙基2 ,2 ,3 ,3-四氟丙基醚、双(2 ,2 ,2-三氟乙基)醚中的至少一种。含氟稀释剂与锂盐的物质的量的比例为（2~2.5）：1。

5. 二氟磷酸锂的加入量为1-4% 质量比。

制备方法：

将导电锂盐加入到有机溶剂中充分分散，得到高浓度锂盐溶液，所述高浓度锂盐溶液中

导电锂盐的浓度大于或等于4 mol/L；在所述高浓度锂盐溶液中依次加入含氟稀释剂和二氟磷酸锂，使得所述高浓度锂盐溶液充分稀释，得到局部高浓电解液。

应用：

一种锂金属二次电池，其包括正极、负极、隔膜和电解液，所述电解液为本发明所述的局部高浓电解液。所述负极的材料为厚度小于100微米的锂金属箔，所述正极的材料为钴酸锂、三元镍钴锰、或者三元镍钴铝，所述隔膜的材料为聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯的复合物。