本發(fā)明涉及鋰電池，具體涉及一種多功能電解液和鋰金屬電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池具有高電壓、高容量、低消耗、無(wú)記憶效應(yīng)、體積小、內(nèi)阻小、自放電少、循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，成為了最具發(fā)展?jié)摿Φ母吣芏纬潆婋姵伢w系之一。然而，不穩(wěn)定的鋰金屬鋰負(fù)極/電解質(zhì)界面導(dǎo)致了電池循環(huán)壽命短和安全問(wèn)題。因此構(gòu)筑穩(wěn)定的sei膜以高效和長(zhǎng)效保護(hù)鋰金屬表面勢(shì)在必行。

2、電解液添加劑被認(rèn)為是改善鋰電池電化學(xué)性能最可行、最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法。它通常不參與循環(huán)過(guò)程的電極反應(yīng)，但可以改善鋰電解質(zhì)界面和鋰金屬電極的sei膜，減少鋰界面的副反應(yīng)，降低界面阻抗，提高庫(kù)侖效率?，F(xiàn)有電解液添加劑對(duì)電池電化學(xué)性能的改善有限，不能完全有效地解決鋰負(fù)極存在的一系列問(wèn)題，比如副反應(yīng)多和枝晶不可控生長(zhǎng)，以及由此導(dǎo)致的壽命短和安全問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明提供了一種多功能電解液和鋰金屬電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)的電解液添加劑不能完全有效地解決鋰的穩(wěn)定性差和由此導(dǎo)致的壽命短的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于鋰金屬電池的多功能電解液，其包括有機(jī)溶劑，活性添加劑和鋰鹽，其中，所述活性添加劑由整平添加劑、成膜添加劑和光亮添加劑組成；

3、所述整平添加劑為具有羰基的香豆素和糖精鈉中的至少一種；

4、所述成膜添加劑為硝酸鋰，碳酸乙烯亞乙酯，三(五氟苯基)硼烷,氟代碳酸乙烯酯，2,2,2-三氟乙酸乙酯，二氟乙酸酐，七氟丁?；溥?，全氟丁基磺酸鉀，三氟乙酰胺，n,n-二甲基三氟乙酰胺，硫酸乙烯酯，硫酸二甲酯，1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，磷酸三烯丙酯，三(三甲基硅烷)亞磷酸酯，叔丁基二苯基硅烷基三氟甲磺酸酯，n,o-雙(三甲基硅基)三氟乙酰胺，1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷中的至少一種，且所述成膜添加劑滿足：成膜添加劑的lumo軌道能量要小于未添加任何活性添加劑的空白電解液中任意一種溶劑的lumo軌道能量；

5、所述光亮添加劑為具有高分子長(zhǎng)鏈的十六烷基三甲基氯化銨和辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一種。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述鋰鹽包括lipf6、libf4、lich3so3、licf3so3、liasf6、liclo4、libob、lin(cf3so2)2中的至少一種。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述多功能電解液中，鋰鹽濃度為0.1-2.0m。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二甲氧甲烷、1，2-二甲氧乙烷、二甘醇二甲醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧戊烷、和乙二醇二甲醚中的至少一種。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述多功能電解液中，整平添加劑的濃度為0.05-50.0mm，成膜添加劑的濃度為0.05-100.0mm，光亮添加劑的濃度為0.05-50.0mm。

10、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明該提供了一種采用上述多功能電解液的鋰金屬電池，其可以為扣式電池。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以達(dá)到如下有益效果：

12、1)本發(fā)明提出了以整平添加劑、成膜添加劑和光亮添加劑三組分組成的活性添加劑，三種添加劑相互作用，整平添加劑會(huì)在金屬電極表面發(fā)生特性吸附，然后通過(guò)化學(xué)吸附誘導(dǎo)成膜添加劑和光亮添加劑在金屬電極表面發(fā)生自組裝，形成穩(wěn)定的表面分子層。在隨后的循環(huán)過(guò)程中，整平添加劑能在鋰負(fù)極吸附并阻化電沉積，因此可以達(dá)成表面整平的效果，提高sei膜在金屬鋰負(fù)極上的粘附性，成膜添加劑可在金屬鋰負(fù)極反應(yīng)消耗，參與sei膜的構(gòu)筑，提升sei膜的機(jī)械性能和離子傳導(dǎo)，高分子的光亮添加劑保持穩(wěn)定，在每次循環(huán)過(guò)程中高效調(diào)控金屬鋰的致密沉積，抑制枝晶，確保sei膜在多次循環(huán)后完整不破裂，進(jìn)而大幅提升超高比能金屬鋰電池(500wh/kg)的循環(huán)壽命(突破200周)，推進(jìn)其商業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)展。

13、2)本發(fā)明中所用到的材料均是商業(yè)購(gòu)買所得，操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低廉，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種用于鋰金屬電池的多功能電解液，其特征在于，包括有機(jī)溶劑，活性添加劑和鋰鹽，其中，所述活性添加劑由整平添加劑、成膜添加劑和光亮添加劑組成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰金屬電池的多功能電解液，其特征在于，所述鋰鹽包括lipf6、libf4、lich3so3、licf3so3、liasf6、liclo4、libob、lin(cf3so2)2中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰金屬電池的多功能電解液，其特征在于，所述多功能電解液中，鋰鹽濃度為0.1-2.0m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰金屬電池的多功能電解液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二甲氧甲烷、1，2-二甲氧乙烷、二甘醇二甲醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧戊烷、和乙二醇二甲醚中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于鋰金屬電池的多功能電解液，其特征在于，所述多功能電解液中，整平添加劑的濃度為0.05-50.0mm，成膜添加劑的濃度為0.05-100.0mm，光亮添加劑的濃度為0.05-50.0mm。

6.一種鋰金屬電池，其特征在于，采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的用于鋰金屬電池的多功能電解液。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多功能電解液和鋰金屬電池，該電解液包括有機(jī)溶劑，以及活性添加劑和鋰鹽，其中，所述活性添加劑由整平添加劑、成膜添加劑和光亮添加劑組成。本發(fā)明提出的三組分組成的活性添加劑，三種添加劑相互作用，整平添加劑會(huì)在金屬電極表面發(fā)生特性吸附，然后通過(guò)化學(xué)吸附誘導(dǎo)成膜添加劑和光亮添加劑在金屬電極表面發(fā)生自組裝，形成穩(wěn)定的表面分子層。本發(fā)明中所用到的材料均是商業(yè)購(gòu)買所得，操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低廉，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：湯婷萱,賴超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6