镁电池电解液及其制备方法和镁电池技术

本发明专利技术涉及一种镁电池电解液，包括凝胶态电解质盐，所述电解质盐的化学式为[MgXM

Magnesium battery electrolyte, preparation method and magnesium battery

【技术实现步骤摘要】
镁电池电解液及其制备方法和镁电池
本专利技术涉及能源
，特别是涉及一种镁电池电解液及其制备方法和镁电池。
技术介绍
镁电池因其体积能量密度高于锂电池而受到广泛关注，尤其是镁硫电池，镁硫电池的理论能量密度大于4000WH/L。但是镁电池的发展仍然非常缓慢，主要原因之一是缺乏合适的电解液。目前，已被开发的HMDS体系、MACC体系、B-based体系以及Mg(TFSI)2体系等镁硫电池电解液，普遍存在容易发生电池内部短路、易泄露等问题。而最新被研发的一款基于硼氢化镁-聚四氢呋喃的电解液，其物理状态为凝胶态，虽然可以很好的降低电池内部发生短路的可能性低，避免电解液泄露等问题，但遗憾的是，该电解液并不能与硫正极进行匹配。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种凝胶态的镁电池电解液及其制备方法和镁电池，该电解液能够可逆地沉积溶解镁并与硫正极匹配。本专利技术提供一种镁电池电解液，包括凝胶态电解质盐，所述电解质盐的化学式为[MgXMp][B(ORO)4]n，其中，所述X选自-1价的卤素离子和类卤素离子中的一种或多种，所述M为配位剂，所述p选自1～5的任意整数，所述n选自任意的正整数，所述R选自通式为-(Cn1Hn2Yn3On4)-的基团，其中，所述Y选自-1价的所述卤素离子和所述类卤素离子中的一种或多种，所述n1选自2～10之间的任意整数，所述n2、n3、n4均为大于等于0的整数，n2+n3≤2n1。所述电解质盐中的阳离子为与所述配位剂M配位的[MgX]+，阴离子为具有含硼聚合物骨架的[B(ORO)4]n－。在其中一个实施例中，所述X选自F－、Cl－、Br－、I－、CN－和SCN－中的一种或多种，所述Y选自F－、Cl－、Br－、I－、CN－和SCN－中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述X选自Cl-，所述Y选自F-。在其中一个实施例中，所述R为-(R1OR2OR3OR4)-，所述R1、R2、R3、R4各自独立的选自通式为-(Cm1Hm2Ym3)-的基团，其中，所述Y选自-1价的所述卤素离子和所述类卤素离子中的一种或多种，所述m1选自1～3之间的任意整数，所述m2、m3均为大于等于0的整数，m2+m3≤2m1。在其中一个实施例中，所述R1和R4选自同种基团，所述R2和R3选自同种基团。在其中一个实施例中，还包括非水溶剂，所述配位剂M和所述非水溶剂为同种分子。在其中一个实施例中，所述非水溶剂和所述配位剂分别选自离子液体和有机溶剂中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述离子液体包括咪唑类离子液体、哌啶类离子液体和吡咯类离子液体中的一种或多种，所述咪唑类离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酸)亚胺盐中的一种或多种；所述吡咯类离子液体选自N-丁基-N-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，所述哌啶类离子液体选自N-丁基-N-甲基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐。在其中一个实施例中，所述有机溶剂包括醚类化合物、脂类化合物和芳香类化合物中的一种或多种，所述醚类化合物选自四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧六环和聚乙二醇二甲醚中的一种或多种；所述酯类化合物选自乙酸乙酯；所述芳香类化合物选自吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,6-二氯吡啶、2-氨基吡啶、氮甲基咪唑中的一种或多种；还包括甲苯、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述电解质盐的化学式为[MgClMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgFMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgCNMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgSCNMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgClMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgFMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgCNMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgSCNMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgClMp][B(OC2H2Br2OC2Br4OC2Br4OC2H2Br2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2Br2OC2Br4OC2Br4OC2H2Br2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2Br2OC2Br4OC2Br4OC2H2Br2)4]n、[MgFMp][B(OC2H2Br2OC2Br4OC2Br4OC2H2Br2)4]n、[MgCNMp][B(OC2H2Br2OC2Br4OC2Br4OC2H2Br2)4]n、[MgSCNMp][B(OC2H2Br2OC2Br4OC2Br4OC2H2Br2)4]n、[MgClMp][B(OC2H2I2OC2I4OC2I4OC2H2I2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2I2OC2I4OC2I4OC2H2I2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2I2OC2I4OC2I4OC2H2I2)4]n、[MgFMp][B(OC2H2I2OC2I4OC2I4OC2H2I2)4]n、[MgCNMp][B(OC2H2I2OC2I4OC2I4OC2H2I2)4]n、[MgSCNMp][B(OC2H2I2OC2I4OC2I4OC2H2I2)4]n、[MgClMp][B(OC2H2(CN)2OC2(CN)4OC2(CN)4OC2H2(CN)2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2(CN)2OC2(CN)4OC2(CN)4OC2H2(CN)2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2(CN)2OC2(CN)4OC2(CN)4OC2H2(CN)2)4]n、[MgFMp][B(OC2H2(CN)2OC2(CN)4OC2(CN)4OC2H2(CN)2)4]n、[MgCNMp][B(OC2H2(CN)2OC2(CN)4OC2(CN)4OC2H2(CN)2)4]n、[MgSCNMp][B(OC2H2(CN)2OC2(CN)4OC2(CN)4OC2H2(CN)2)4]n、[MgClMp][B(OC2H2(SCN)2OC2(SCN)4OC2(SCN)4OC2H2(SCN)2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2(SCN)2OC2(SCN)4OC2(SCN)4OC2H2(SCN)2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2(SCN)2OC2(SCN)4OC2(SCN)4OC2H2(SCN)2)4]n、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁电池电解液，其特征在于，包括凝胶态电解质盐，所述电解质盐的化学式为[MgXM

【技术特征摘要】
1.一种镁电池电解液，其特征在于，包括凝胶态电解质盐，所述电解质盐的化学式为[MgXMp][B(ORO)4]n，其中，所述X选自-1价的卤素离子和类卤素离子中的一种或多种，所述M为配位剂，所述p选自1～5的任意整数，所述n选自任意的正整数，所述R选自通式为-(Cn1Hn2Yn3On4)-的基团，其中，所述Y选自-1价的所述卤素离子和所述类卤素离子中的一种或多种，所述n1选自2～10之间的任意整数，所述n2、n3、n4均为大于等于0的整数，n2+n3≤2n1；
所述电解质盐中的阳离子为与所述配位剂M配位的[MgX]+，阴离子为具有含硼聚合物骨架的[B(ORO)4]n－。


2.根据权利要求1所述的镁电池电解液，其特征在于，所述X选自F－、Cl－、Br－、I－、CN－和SCN－中的一种或多种，所述Y选自F－、Cl－、Br－、I－、CN－和SCN－中的一种或多种。


3.根据权利要求1或2所述的镁电池电解液，其特征在于，所述R为-(R1OR2OR3OR4)-，所述R1、R2、R3、R4各自独立的选自通式为-(Cm1Hm2Ym3)-的基团，其中，所述Y选自-1价的所述卤素离子和所述类卤素离子中的一种或多种，所述m1选自1～3之间的任意整数，所述m2、m3均为大于等于0的整数，m2+m3≤2m1。


4.根据权利要求1所述的镁电池电解液，其特征在于，还包括非水溶剂，所述非水溶剂和所述配位剂M为同种分子。


5.根据权利要求4所述的镁电池电解液，其特征在于，所述非水溶剂和所述配位剂分别选自离子液体和有机溶剂中的一种或多种。


6.根据权利要求5所述的镁电池电解液，其特征在于，所述离子液体包括咪唑类离子液体、哌啶类离子液体和吡咯类离子液体中的一种或多种，所述咪唑类离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酸)亚胺盐中的一种或多种；所述吡咯类离子液体选自N-丁基-N-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，所述哌啶类离子液体选自N-丁基-N-甲基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐。


7.根据权利要求5所述的镁电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括醚类化合物、脂类化合物和芳香类化合物中的一种或多种，所述醚类化合物选自四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧六环和聚乙二醇二甲醚中的一种或多种；所述酯类化合物选自乙酸乙酯；所述芳香类化合物选自吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,6-二氯吡啶、2-氨基吡啶、氮甲基咪唑中的一种或多种；还包括甲苯、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或多种。


8.根据权利要求1所述的镁电池电解液，其特征在于，所述电解质盐的化学式为[MgClMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgFMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgCNMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgSCNMp][B(OC2H2F2OC2F4OC2F4OC2H2F2)4]n、[MgClMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgBrMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgIMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgFMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgCNMp][B(OC2H2Cl2OC2Cl4OC2Cl4OC2H2Cl2)4]n、[MgSCNMp][B(OC2H...

【专利技术属性】
技术研发人员：张跃钢，范海燕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11