一种锂金属电池电解液及其锂金属电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031489A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211431625.4(22)申请日2022.11.15(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市金寨路96号申请人蔚来电池科技（安徽）有限公司(72)发明人曹瑞国潘雨雪焦淑红李新鹏任晓迪陈顺强陈赟华孟宪慧(74)专利代理机构北京市竞天公诚律师事务所11770专利代理师陈伟徐民(51)Int.Cl.H01M10/0569(2010.01)H01M10/0567(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称一种锂金属电池电解液及其锂金属电池(57)摘要本发明提供了用于锂金属电池的电解液和锂金属电池。本发明提供的一种锂金属电池的电解液，包含溶剂和锂盐，所述溶剂包含含有三醚键结构的醚类化合物和稀释剂。本发明的电解液能够改善锂金属电池中锂金属负极的循环稳定性，并兼顾较好的高压正极稳定性，从而提高锂金属电池的循环性能。CN116031489ACN116031489A权利要求书1/1页1.一种锂金属电池的电解液，包含溶剂和锂盐，所述溶剂包含含有三醚键结构的醚类化合物和稀释剂。2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述含有三醚键结构的醚类化合物包含三甲氧基甲烷、三乙氧基甲烷、三丙氧基甲烷、三甲氧基乙烷、或三乙氧基乙烷中的至少一种。3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述稀释剂包含氟苯，1,2‑二氟苯，1,3‑二氟苯，1,4‑二氟苯，1,1,2,2‑四氟乙基‑2,2,3,3‑四氟丙基醚中的至少一种；和/或所述锂盐包含磺酰亚胺锂化合物，所述磺酰亚胺锂化合物包含双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或双氟甲烷磺酰亚胺锂。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含有三醚键结构的醚类化合物选自三乙氧基甲烷。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总重量，所述含有三醚键结构的醚类化合物含量为a％，所述稀释剂含量为b％，满足a+b≥60％。6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述a和所述b满足如下特征中的至少一者：(Ⅰ)8≤a≤30；(Ⅱ)20≤b≤90；(Ⅲ)0.1≤a/b≤0.7。7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总重量，所述磺酰亚胺锂化合物的含量大于或等于13.5％。8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液不包含链状碳酸酯化合物，所述链状碳酸酯化合物选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的至少一者。9.一种锂金属电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和权利要求1‑8中任一项所述的电解液，所述负极极片包含锂金属。10.根据权利要求9所述的锂金属电池，其特征在于，所述正极极极片包含正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料，所述正极活性材料包含钴酸锂或镍钴锰酸锂中的至少一种。2CN116031489A说明书1/8页一种锂金属电池电解液及其锂金属电池技术领域[0001]本发明涉及锂金属电池领域，具体涉及一种含有三醚键结构的醚类化合物的液态有机电解液以及使用其的锂金属电池和电子装置。背景技术[0002]随着社会的快速发展，人们对储能设备的要求越来越高。储能设备，例如锂离子电池，具有较高的能量密度、良好的循环寿命和优异的安全性能，广泛应用于现代电子设备和电动汽车中。然而，目前锂离子电池的能量密度已经接近其理论极限，已无法满足未来应用的需求，寻求新的高能量密度的储能设备迫在眉睫。锂金属负极拥有着极低的氧化还原电位(‑3.04Vvs标准氢电极)和超高的理论比容量(约为3860mAhg‑1)，具有实现高能量密度电池体系的潜力，是下一代高能量电池体系的绝佳选择之一。[0003]然而，锂金属电池的实际应用受到了循环寿命的严重阻碍。锂金属负极具有较高的化学活性，在充放电循环过程中与电解液发生剧烈的反应，产生一层不稳定的固态电解质界面膜(SEI)。在电池循环过程中，负极侧电极和电解液界面生成的SEI会持续变化，使得电解液与锂金属不断反应消耗，极大地影响了电池的循环寿命。在高电压下，电解液更容易在正极侧发生剧烈的副反应，酸类物质以及气体的产生加剧了电池的性能衰减，循环寿命大幅缩短。[0004]通过调控电解液的成分，能够有效地改善电极界面的成分和结构，进而调节锂金属电池的循环稳定性。然而，商用的碳酸酯类电解液往往会与锂金属负极发生严重的反应，会形成极不稳定的电极界面，进而造成性能衰退。因此，开发新型的非碳酸酯类溶剂，对于设计性能优异的电解液具有重要意义。醚类化合物与锂金属负极的反应较弱，因此基于醚类化合物的电解液能够实现与锂金属负极之间较强的兼容性。然而，常规