[发明专利]一种金属电池用液态电解液及其制备方法与金属电池

说明书

本发明公开一种金属电池用液态电解液及其制备方法与金属电池，液态电解液包括溶剂和金属盐，溶剂包括冠醚，金属盐为钠盐或锌盐。本发明中在液态电解液的溶剂中加入冠醚可提高金属电池的循环寿命。具体地，冠醚与钠离子的配位能力改变了钠离子的溶剂化结构，冠醚/钠离子的配合物吸引钠盐中的阴离子，增加阴离子含量，有利于形成稳定的SEI膜，进而有利于负极处钠的均匀成核和生长，减少钠枝晶的生成，从而实现钠金属电池的长循环寿命；冠醚与锌离子的配位能力改变了锌离子的溶剂化结构，减少溶剂化结构中水的含量，从而减少锌负极处在循环过程中由于水发生的副反应，抑制析氢反应的发生，从而实现锌金属电池的长循环寿命。

技术领域

本发明涉及金属电池技术领域，尤其涉及一种金属电池用液态电解液及其制备方法与金属电池。

背景技术

随着电动汽车和便携式电子产品的快速发展，对便携、高容量和大功率储能器件的需求持续增加。锂离子电池已经广泛应用于电子设备、汽车、手机等领域。然而，锂资源的稀缺和锂离子电池原材料成本难以降低，阻碍了锂离子电池在大规模储能领域的进一步发展。因此，十分有必要开发新的高能量密度金属电池体系。

为了降低储能电池的成本，人们开始研究开发以钠、锌等为主的低成本的二次金属电池。然而以钠、锌为主的金属电池都存在循环寿命短、稳定性及安全性差的问题。例如，钠金属电池具有原料丰富易得、成本低廉、分布广泛等价格优势，目前钠金属电池的研究中，研究人员通过电解液改性来改善钠金属电池循环性能。但如何通过简单的电解液添加剂来对有机电解质溶液进行改性，以提高钠金属电池的循环稳定性和安全性是目前亟待解决的问题；水系锌金属电池因其安全性差而受到广泛关注，提供低成本和高稳定性的电解液抑制水和锌的副产物产生以及析氢反应，以提高锌电池的循环性能、安全性能等整体性能还需要进一步的研究。

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金属电池用液态电解液及其制备方法与金属电池，旨在解决现有钠或锌金属电池的循环性能仍有待提高的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种金属电池用液态电解液，其中，包括溶剂和金属盐，所述溶剂包括冠醚，所述金属盐为钠盐或锌盐。

可选地，当所述金属盐为钠盐时，所述溶剂还包括醇醚类有机溶剂；

所述溶剂中，所述醇醚类有机溶剂的质量含量为90～100％，所述冠醚的质量含量为0～10％；其中，所述醇醚类有机溶剂的质量含量不为100％，所述冠醚的质量含量不为0％。

可选地，当所述金属盐为锌盐时，所述溶剂还包括水；

所述溶剂中，所述水的质量含量为90～100％，所述冠醚的质量含量为0～10％；其中，所述水的质量含量不为100％，所述冠醚的质量含量不为0％。

可选地，所述金属电池用液态电解液中，所述钠盐的浓度为0.8～1.5mol/L。

可选地，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠、高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠、三氟甲基磺酸钠中的至少一种。

可选地，所述金属电池用液态电解液中，所述锌盐的浓度为1～2.5mol/L。

可选地，所述锌盐选自硫酸锌、氯化锌、醋酸锌、高氯酸锌、三氟甲基磺酰亚胺锌、三氟甲烷磺酸锌中的至少一种。

本发明的第二方面，提供一种本发明如上所述的金属电池用液态电解液的制备方法，其特征在于，包括步骤：

将溶剂和金属盐混合，得到所述金属电池用液态电解液；

所述溶剂包括冠醚，所述金属盐为钠盐或锌盐。