用于镁可再充电电池的电解质及其制备方法技术

公开了用于镁可再充电电池的电解质溶液，其与常规电解质溶液相比，具有高的离子传导率和宽的电化学窗口。所述电解质溶液通过使用金属氯化物催化剂的组合将金属镁溶解到醚溶液中来制备。所述电解质溶液可应用于制造镁可再充电电池和镁混合电池，其与使用常规电解质溶液的那些电池相比具有显著增加的可逆容量、倍率能力和循环寿命。还公开了用于制备所述电解质的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】用于镇可再充电电池的电解质及其制备方法 相关申请的交叉引用 本申请根据美国法典第35卷第119节要求于2014年7月25日在韩国知识产权局 提交的韩国专利申请No. 10-2014-0094856的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术设及用于儀可再充电电池的电解质溶液W及用于制备所述电解质的方法， 所述电解质溶液在高电压区是电化学稳定的并且具有改善的离子传导率。
技术介绍
众所周知，采用裡金属的传统裡电池遭受了电解质系统对反应性裡阳极的许多寄 生反应（parasiticreaction)，运在其安全性方面造成了数个关键问题。此外，因为裡作为 自然资源相对少见，所W其被称为贵重元素。特别地，随着最近对中等规模和大规模应用如 电动车辆和ESS的需求不断增加，可再充电裡电池的安全性和成本问题成为应当被考虑的 主要因素之一并且被认为是中等规模/大规模应用的主要障碍。 阳0化]为了试图解决运些问题，最近已提出了使用金属儀作为电极活性材料的儀可再充 电电池作为可再充电裡电池的替代品。儀可再充电电池通过来自作为电极（具体为阳极） 的儀板的儀离子嵌入阴极活性材料中/从阴极活性材料中脱嵌期间的电子迁移而工作。儀 具有与裡相似的理论容量并且是环境友好的。儀比裡便宜得多并且在电池安全性方面比裡 更优异。由于运些优点，所W儀可再充电电池作为可再充电裡电池的潜在替代品已受到相 当多的关注。 先前对开发用于儀充电电池的电解质系统的研究都集中于在电极上显示出可逆 儀沉积和溶解行为的格氏溶液（Grignardsolution)(烷基面化儀，RM姑，R=烷基，X=面 素）。然而，格氏溶液具有较低的离子传导率，导致电池的充电/放电倍率较低，限制了电池 性能。因此，需要根本改进W开发比现有电池更具竞争力的儀可再充电电池和儀混合电池。 阳007] 儀金属因其高的每单位质量和体积的能量密度（分别为2205Ah/kg，3833Ah/L)而 是很有前景的电池阳极材料。特别地，儀是丰富的自然资源并且易于处理。此外，使用儀作 为阳极材料防止了在充电和放电期间在电极表面上形成枝晶。由于运些原因，所W儀电池 在安全性和价格竞争力方面优异。在运方面，儀电池作为用于电能存储和电动车辆的中型 和大型电池系统受到了大量关注，其市场有望在不久的将来得到扩展。 虽然儀可再充电电池属于具有最高理论能量密度的电池系统之一，仅次于裡电 池，但是T.Grego巧等在20世纪90年代才首次对儀可再充电电池进行了认真研究。然 而，在该报道之后的十多年中，对儀电池的报道很少。在21世纪前十年，己伊兰大学的 化Aurbach小组开发了谢夫尔相烟levrel-地ase)阴极活性材料W确保可逆性。从那时起， 儀电池作为可再充电裡电池有前景的替代品，因其能够解决裡电池安全性和价格问题而再 次开始引起广泛关注。然而，迄今为止已开发的儀再充电电池的能量密度是裡离子电池的 一半或更少。在运些情况下，迫切需要开发新的阴极活性材料、电解质材料和集电体。 特别地，对于儀金属在负电极上的可逆沉积和溶解、Mg2+离子向阴极材料的可逆嵌 入和脱嵌W及固相内Mg2+离子的扩散，存在着许多挑战。运些挑战的一个关键解决方案是 开发对阴极和阳极都适用的新电解质。 阴极活性材料和电解质是儀电池开发中的两个主要研究领域。在阴极活性材料的 领域中，正在研究多种化合物如金属-硫化合物、有机硫化合物、金属氧化物和金属娃酸盐 化合物，W实现高的每单位重量的可逆容量和增强的可逆性。然而，运些化合物的性能仍然 不令人满意。在目前的技术水平下，仅阴极活性材料如谢夫尔相MoeSs和MoeSes显示出适合 于商品化的电池性能。 在电解质的领域中，大多数研究都集中在对儀阳极可逆的格氏溶液。近年来，已 报道了一些儀材料（包括侣酸儀）表现出优良的性能特征。然而，能够可逆地沉积和溶解 儀的格氏电解质因其高还原力而与常规阴极材料非常容易反应，使得其不能实际应用于电 池。相反地，基于溶解在有机溶剂中的儀盐的能够使Mg2+离子可逆地嵌入阴极材料中/从 阴极材料中脱嵌的传统电解质，在儀阳极的表面上形成厚的纯化膜，阻碍了金属的可逆沉 积和溶解。 松下电器产业有限公司（MatsushitaElectricIndustrialCo.，Ltd)的美国专 利No.6, 713, 213提出了一种非水性儀可再充电电池，其包括可再充电正极、非水性电解质 和可再充电负极，其中所述非水性电解质包含由M姑表示的含面素有机儀化合物。 索尼的日本专利公开No. 2007-188709提出了一种电化学装置，其具有第一电 极、第二电极和电解质，其中第二电极的活性材料因氧化而形成儀离子并且电解质是由 M姑（其中R是烷基或芳基，X是氣、氯或漠）表示的格氏溶液和有机金属化合物或盐（而 不是儀盐）的混合物。 然而，运些电解质具有在高电势区的差的电化学稳定性并且低的离子传导率，而 且所述电池和所述装置在高电压下具有低的充电/放电速率，限制了其性能。因此，需要进 一步改进W开发比现有电池更具竞争力的高电压儀电池和儀混合电池。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于儀可再充电电池的新的电解质，其在高电势区是高 度电化学稳定的并且同时具有高离子传导率。 本专利技术的另一个目的是提供制备用于儀可再充电电池的电解质的方法，所述电解 质在高电势区是高度电化学稳定的。 本专利技术的另一个目的是提供包括所述电解质的儀可再充电电池和可充电儀混合 电池，所述电解质具有在高电势区优异的电化学稳定性和高离子传导率。 本专利技术的一个方面设及用于儀电池的电解质，其包含金属氯化物盐、儀离子和有 机溶剂。 本专利技术的另一个方面设及用于儀电池的电解质，其包含金属氯化物盐、儀离子、有 机溶剂和由式1表示的化合物： 本专利技术的另一个方面设及制备用于儀可再充电电池的电解质的方法，其包括：(a) 将儀粉添加到有机溶剂中金属氯化物盐的溶液中W获得第一溶液。 本专利技术的又一个方面设及包括根据示例性实施方案中任一个的电解质的儀可再 充电电池。 与包括基于格氏溶液的儀盐的常规电解质相比，根据本专利技术的具有大电化学窗口 的用于儀可再充电电池的电解质溶液在高电势区是高度电化学稳定的并且具有高的离子 传导率。此外，本专利技术的电解质在阴极和阳极处均不引起副反应，使得电池的充电/放电效 率能够达到100%的水平。此外，与采用常规电解质的电池相比，本专利技术的电解质可用于制 造具有更高放电容量、更长循环寿命和更好的高倍率能力的高性能儀可再充电电池。因此， 本专利技术的电解质适用于高电压儀充电电池和儀混合电池。 阳024] 本专利技术的电解质与常规电解质相比具有更高的离子传导率并表现出更好的电化 学稳定性。在本专利技术的电解质中Mg2+盐的离解度比在常规电解质中高。本专利技术的电解质可 用于制造具有显著较高的可逆容量、倍率能力和循环寿命性能的儀可再充电电池和儀混合 电池。特别地，当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于镁可再充电电池的电解质溶液，其由金属氯化物、镁金属和有机溶剂的组合制成。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴是衡，赵炳源，郑暻胤，李重基，张元英，赵宰显，河正勋，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR