[发明专利]一种电解液添加剂、电解液及锂空气电池或锂锂对称电池

说明书

本发明公开了一种电解液添加剂、电解液及锂空气电池或锂锂对称电池，涉及电池材料技术领域。所述添加剂的组分包括卤素类路易斯酸和卤素类含氧环化合物，本发明能降低锂空气电池或锂锂对称电池的充电过电位并在锂负极表面形成SEI膜，抑制锂负极表面副反应的发生，同时能够抑制锂负极的枝晶生长，改善锂空气电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体为一种电解液添加剂、电解液及锂空气电池或锂锂对称电池。

背景技术

锂空气电池具有提供13000Whkg^-1质量能量密度的潜力，高达锂离子电池的9倍。然而，非水系锂空气电池的电池在实际应用中面临许多挑战。锂金属作为锂空气电池中的典型阳极材料，由于其高度还原性，它非常容易受到电解质和富含氧的环境的影响，可以与电解质和系统中的微量水反应，形成如氢氧化锂(LiOH)和碳酸锂(Li₂CO₃)等副产物。此外，氧会溶解在电解质中并扩散到阳极，进一步与锂金属反应；另一个问题来自绝缘放电产物过氧化锂，过氧化锂积累会造成正极钝化并阻止锂空气电池的进一步放电，限制放电容量，同时，过氧化锂的绝缘性质使其难以分解，导致充电期间达到超过1V的超高过电位。

目前，通过人造固态电解质界面(SEI)膜进行锂金属阳极保护和提高阳极稳定性的研究已被报道。但仅使用有机固态电解质界面膜的电池Li⁺电导率过低，不利于电池的长期循环，而使用无机固态电解质界面膜进行锂阳极保护的电池可提高锂空气电池的能量效率和循环性能，仅使用无机固态电解质界面膜的电池虽具有更高的机械强度，但其柔性较差，很难适应枝晶生长或电池充放电过程中的体积变化，从而导致SEI膜被击穿，造成电池短路。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种电解液添加剂、电解液及锂空气电池或锂锂对称电池，能降低锂空气电池或锂锂对称电池的充电过电位并在锂负极表面形成SEI膜，抑制锂负极表面副反应的发生，同时能够抑制锂负极的枝晶生长，改善锂空气电池的循环寿命。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种电解液添加剂，所述添加剂的组分包括卤素类路易斯酸和卤素类含氧环化合物；

所述卤素类路易斯酸选自氯化铝(AlCl₃)、氯化锌(ZnCl₂)、氯化镁(MgCl₂)、氯化铟(InCl₃)、溴化铝(AlBr₃)、溴化锌(ZnBr₂)、溴化镁(MgBr₂)、溴化铟(InBr₃)、碘化铝(AlI₃)、碘化锌(ZnI₂)、碘化镁(MgI₂)、碘化铟(InI₃)中的一种或多种，其结构通式为XY_n；

所述卤素类含氧环化合物包括式(1)～式(5)所示的结构式的一种或多种，其中，所述式(1)～式(5)中的氢可以被C1～C12烷基、苯基、C1～C12烷氧基、苄基、羟基、氨基、C3～C12环氧基、脲基、乙烯酰氧基、巯基、硫基、硝基、哌啶、咪唑、亚砜中的任意一种或几种取代；

其中，所述X为金属元素，所述Y为卤族元素。

优选地，所述Y选自氟、氯、溴、碘中的一种。

优选地，所述卤素类路易斯酸和卤素类含氧环化合物的摩尔浓度比为1:(1～3)。更为优选地，所述卤素类路易斯酸和卤素类含氧环化合物的摩尔浓度比为1:1。

优选地，所述电解液添加剂的含水量小于等于10ppm。

第二方面，本发明提供一种电解液，所述电解液的组分包括所述电解液添加剂。