[发明专利]一种镁电池电解液、制备方法及镁电池

说明书

本发明涉及一种镁电池电解液、制备方法及镁电池。镁电池电解液，包括镁盐电解质、有机硼酸及其衍生物、有机醚溶剂和添加剂，所述镁电池电解液中不包括含氯化合物，所述镁盐电解质为非亲核电解质，所述添加剂为除水类添加剂。本发明还提供一种镁电池电解液的制备方法，分别去除镁盐电解质、有机硼酸及其衍生物、有机醚溶剂和添加剂中的水分；在无水无氧条件下，将镁盐电解质和有机醚溶剂混合后，在搅拌条件下依次加入有机硼酸及其衍生物和添加剂，搅拌8h~30h，得到镁电池电解液。本发明还提供一种镁电池，所述镁电池中的电解液为本发明所述的镁电池电解液。本发明解决了镁电池存在电化学窗口窄和循环寿命短等问题。

技术领域

本发明涉及镁电池技术领域，具体涉及一种镁电池电解液、制备方法及镁电池。

背景技术

如今，便携式电子产品和电动汽车对储能电池提出了更高的要求。近年来，镁离子电池由于具有高的体积比能量(3832mAh/cm³)、负的氧化还原电势(-2.37V vs.SHE)、地壳丰度高、安全好等优点而倍受关注，使可充电镁电池成为下一代能源存储的绝佳候选者。然而，可充电镁电池的成功商业化面临着镁负极钝化严重，正极动力学缓慢，以及电池功率密度很低(＜0.5kW kg^-1,0.8mW cm^-2)的问题。

电解液作为电池的“血液”，对电池的整体性能起着至为关键的作用。镁离子电池中，电解液分解引起的界面层通常会阻碍Mg²⁺的扩散。因此，大多数容易形成钝化膜的简单离子盐(如Mg(ClO₄)₂和Mg(BF₄)₂)和极性非质子溶剂(如碳酸盐类和腈类)都不适于做镁离子电池的电解液。

现有镁离子电池电解液技术中，亲核电解质可与Mg插层正极相容，但室温下Mg²⁺的脱嵌受到电极/电解质界面处Mg²⁺脱溶的高能势垒及其在材料中的低扩散速率的显著限制。此外，亲核组分易与亲电材料发生化学反应，不适合用于有机聚合物电极和转换型正极(如硫、碘)。如今研究人员对非亲核电解液进行了大量探索，其中双(二异丙胺基)镁(MBA)作为常见的电解质成分，由于其高库伦效率和低过电位的优势而备受关注。