[发明专利]醚类电解液及锂金属电池

说明书

本申请提供了一种醚类电解液及锂金属电池，醚类电解液包括锂盐和溶剂，所述溶剂的结构式为其中，R₁和R₂分别为烷基，1≤m≤5，1≤n≤5。本申请提供的醚类电解液中的溶剂分子为长链，长链中含有多个氧原子，使得溶剂分子中每个氧原子位点所包围的电子云减少，进而降低溶剂分子与锂离子的结合能力，提高锂离子迁移数，提高锂金属电池的循环性能。同时，本申请提供的醚类电解液仅包含单一的溶剂，制备醚类电解液工艺简单，安全性高，这降低了电解液的制备成本。

技术领域

本申请涉及锂金属电池的技术领域，尤其涉及一种醚类电解液及锂金属电池。

背景技术

锂金属由于其高理论比容量和低氧化还原电位而被认为是下一代二次电池负极的理想选择。

然而，商用碳酸酯类电解液易与高反应活性的锂金属反应，形成富含有机物的不稳定的固态电解质中间相(SEI)膜，造成锂枝晶与死锂的生成，降低库伦效率与循环寿命。而醚类电解液沸点较低(如传统的乙二醇二甲醚，沸点约为82℃)，在高温下电解液不断挥发，导致电池失效。

目前，高浓度电解液与局部高浓度电解液被提出可有效解决以上问题，具体为通过提高锂盐与溶剂的比例，促进电极表面形成有利的SEI。然而，锂盐浓度的提高不仅会造成电解液经济效益较低，而且由于电解液具有多种组分，制备工艺较为复杂，加入的稀释剂多为含氟溶剂，制备成本较高，毒性较大，难以实现商业化应用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种制备简单、成本低廉的醚类电解液及锂金属电池。

为实现上述目的，本申请提供了一种醚类电解液，包括锂盐和溶剂，所述溶剂的结构式为

其中，R₁和R₂分别为烷基，1≤m≤5，1≤n≤5。

在一些可能的实施方式中，R₁和R₂的分子式分别独立地为C_xH_(2x+1)，1≤x≤5。

在一些可能的实施方式中，1≤m≤3，1≤n≤3。

在一些可能的实施方式中，所述溶剂包括双(甲氧基乙氧基)甲烷、双[甲氧基二(乙氧基)]甲烷、双[二(乙氧基)]甲烷、双[三(乙氧基)]甲烷中的至少一种。

在一些可能的实施方式中，所述锂盐占所述醚类电解液的质量百分比为10％-43％，所述溶剂占所述醚类电解液的质量百分比为57％-90％。

在一些可能的实施方式中，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。

在一些可能的实施方式中，所述锂盐的浓度为1mol/L-4mol/L。

在一些可能的实施方式中，所述锂盐的浓度为1mol/L-2mol/L。

本申请还提供一种锂金属电池，包括正极、负极和醚类电解液。

本申请中，相较于现有醚溶剂，本申请提供的溶剂分子为长链结构，提高了醚类溶剂的沸点，从而在高温下减少游离溶剂在锂负极表面的分解，延长电池的使用寿命。醚类电解液中溶剂分子的长链结构中含有多个氧原子，使得溶剂分子中每个氧原子位点所包围的电子云减少，每个氧原子位点的电子云密度降低，进而降低溶剂分子与锂离子的结合能力，减弱溶剂分子与锂离子的相互作用，提高锂离子迁移数，提高锂金属电池的循环性能。同时还促进锂盐中阴离子与溶剂分子结合并在电极表面形成富含阴离子的稳定界面膜(SEI膜)，抑制锂枝晶的生长，提升醚类电解液对锂金属负极的兼容性。同时，本申请提供的醚类电解液仅包含单一的溶剂，制备醚类电解液工艺简单，安全性高，这降低了电解液的制备成本，利于商业化的应用。

附图说明