[发明专利]一种可充镁电池低温电解液及其制备方法

说明书

本发明提供一种可充镁电池低温电解液及其制备方法。本发明电解液含无水无氧复合有机溶剂、有机镁盐、无机镁盐和复合添加剂；制备方法是在室温惰性气氛下，将有机镁盐、无机镁盐及复合添加剂依次加入到无水无氧复合有机溶剂中，磁力搅拌60 h~72 h，即得电解液。本发明电解液制备工艺简单、易于大规模工业化生产；电解液在低至−40℃的工作环境中不凝固、具有较高电导率，可以实现低温下镁的可逆沉积‑溶出，因此适合应用于低温工作环境的可充镁电池，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于可充镁电池技术领域，具体涉及一种可充镁电池低温电解液及其制备方法。

背景技术

近年来，可充镁电池因原料镁储量丰富、体积比容量高、安全性高等优点，被认为是实现“双碳”目标的最具潜力的新型储能技术之一。

但众所周知，可充金属(离子)电池的低温性能通常很不理想，这严重限制了它们在低温环境中的应用。电解液被认为是电池的“血液”，是电池的关键组成部分，发挥着在电池正、负极之间传输离子的重要作用。可充金属(离子)电池的低温性能不佳，在很大程度上与没有适合于低温工作环境的电解液有关，因为很多电解液在低温下会黏度增大、晶析或固化，致使电解液电导率急剧降低，无法正常发挥传输离子的作用，从而使电解液与电极的界面阻抗显著增加、电池性能急剧下降或根本无法工作。

由于上述问题，即使对于应用相对成熟的锂离子电池技术来说，提升其低温性能也被认为是亟需解决的问题。对于可充镁电池这一新型储能技术，目前国内外尚无适用于低温工作环境的电解液相关报道，因此发展可用于低温工作环境的电解液、提升可充镁电池的低温应用性能更是任重而道远。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种可充镁电池低温电解液，以填补国内外在可用于低温工作环境的可充镁电池电解液方面的空白。

本发明还提供所述可充镁电池低温电解液的制备方法。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可充镁电池低温电解液，其特征在于，含无水无氧复合有机溶剂、有机镁盐、无机镁盐和复合添加剂；允许工作环境温度低至-40℃。

进一步，所述有机镁盐和无机镁盐在无水无氧复合有机溶剂中的总摩尔浓度为1.6～2.4mol/L，其中所述有机镁盐的物质的量是无机镁盐的物质的量的3～5倍；所述复合添加剂在复合有机溶剂中的总摩尔浓度为0.06～0.1mol/L。

所述无水无氧复合有机溶剂由四氢呋喃和全氟烷基聚氧乙烯醚组成，四氢呋喃的体积是全氟烷基聚氧乙烯醚体积的4～9倍。

进一步，所述无水无氧复合有机溶剂，采用如下方法制备而成：

将四氢呋喃和全氟烷基聚氧乙烯醚按比例混合均匀，然后加入到蒸馏装置中，按每升有机溶剂中加入25g金属钠的比例加入金属钠，以二苯甲酮为指示剂，在惰性气氛下重蒸；蒸出的溶剂中加入经过高温活化的分子筛，密封并置于惰性气氛下保存备用。

进一步，所述有机镁盐为双(三氟甲烷磺酰亚胺)镁，所述无机镁盐为硼酸镁。

所述复合添加剂由磺酰氟类添加剂和乙二胺四乙酸盐类添加剂组成，磺酰氟类添加剂的物质的量是乙二胺四乙酸盐类添加剂的物质的量的2～4倍。其中，所述磺酰氟类添加剂为全氟己基磺酰氟或全氟丁基磺酰氟中的任意一种，乙二胺四乙酸盐类添加剂为乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸二钠钙中的任意一种。

本发明还提供一种可充镁电池低温电解液的制备方法，包括如下步骤：

按上述组分取无水无氧复合有机溶剂、有机镁盐、无机镁盐、复合添加剂，将有机镁盐、无机镁盐及复合添加剂依次加入到无水无氧复合有机溶剂中，磁力搅拌60h～72h，即得电解液。其中，反应在室温惰性气氛下进行，水、氧含量均低于0.01ppm。