[发明专利]一种适用于碱金属电池的电解质和应用

说明书

本发明涉及二次碱金属电池储能技术领域，具体的说是一种碱金属(锂、钠、钾)电池用电解质及其应用。碱金属电池用电解质，电解质为液态或固态电解质，所述电解质中添加中性添加剂，所述添加剂为如下结构烷基上至少含两个氰基且含硅基的中性化合物，其，添加剂结构式为式一所示，式一所示化合物添加量为电解质总质量的0.1％‑10％。当该电解质用于锂、钠、钾电池时，会得到稳定的循环。

技术领域

本发明属于碱金属(Li、Na、K)电池使用的电解质技术领域，具体一种适用于碱金属电池的电解质和应用。

背景技术

IA族元素电池(目前主要为Li、Na、K电池)具有安全性高、体积能量密度高、环境友好等优点，目前已有很多IA族锂、钠电池的商业化。然而，目前的电池的电解液在正极界面稳定性不够高，难以与高电压的正极匹配，进而限制了电池能量密度的发挥。同时，现有的Li、Na、K电解液与负极的兼容性也很差，电解液会在负极分解形成一层不稳定界面膜或非活性钝化膜。正是这种正负极兼容的电解液的缺乏限制了高能量密度Li、Na、K电池的发展。

因此，开发与正负极兼容的电解液变得十分迫切和必要。在电解液中引入功能添加剂是一种行之有效的方法。电解液中含有少量的水或电池循环过程中因电解液分解产生的少量的水难以除去，这会造成电池性能的恶化。另一方面，电池循环过程中过渡金属离子会从正极溶出迁移到负极，这不仅会导致正极结构的破坏，而且正极迁移溶出的过渡金属离子迁移到负极会还原毒化负极材料，造成电池容量的损失。氰基基团可以通过与过渡金属配位的形式用于抑制过渡金属的溶出。但常规的添加剂分子中氰基基团的个数较少抑制过渡金属溶出的效果有限。虽然少量分子含有多个氰基但由于相隔较远或离其他容易断键的官能团较远难以发挥多氰基官能团的协同作用。因此，为了实现电解液与正负极的兼容性，需要提供一种新的含多氰基硅基化合物电解液。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于碱金属电池的电解质和应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种适用于碱金属电池的电解质，碱金属电池包括液态或固态，所述电池电解质中添加中性添加剂；中性添加剂占电解质质量分数0.1％-10％，所述中性添加剂为式1化合物和/或多个式1组成的化合物中的一种或几种(即，中性添加剂为式1化合物中的一种或几种，或，多个式1中任意两个R通过键相连组成的化合物中的一种或几种(即)，或，一种或几种式1化合物和一种或几种多个式1中任意两个R通过健相连组成的化合物；

X选自键、B、N、Al、P、Si或As；即，当X为键时，Y₁和Y₂直接相连；

Y₁和Y₂可相同或不同的选自键、O、S、Se、S(＝O)₂或OS(＝O)₂；即，Y₁和Y₂可相同或不同的选自键时，当Y₁为键时，X直接与R相连，当Y₂为键时，X直接与Si相连；当Y₁和Y₂为键时，X左侧与R相连，右侧直接与Si相连；

同时若，Y₁、Y₂和X为键时，与R₁、R₂、R₃相连的Si直接与R相连；

m、n均为为1-4的整数，m、n的取值使添加剂显0价，n或m大于1时，多个Y₁和多个Y₂分别可相同或不同；