【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池电解液，以及其制备方法和基于该电解液的水系锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池已成为人们生产生活当中不可或缺的重要工具。伴随着锂离子电池的大范围使用，关于锂离子电池起火爆炸的事故也不断被报导，锂离子电池的安全性已然成为当下人们最为关注的指标。目前商用锂离子电池使用易燃的有机电解液，在电池短路时，极易导致电池起火甚至爆炸。因此，用水溶液作为电解液的水系锂离子电池，相较于目前商用的有机系锂离子电池，其安全性大大增强。
2、由于水的热力学稳定窗口较窄，仅为1.23 v，极大限制了水系锂离子电池正负极材料的选择，很多高电位的正极材料（如镍锰酸锂lini0.5mn1.5o4）和低电位的负极材料（如钛酸锂li4ti5o12）都无法在水系锂离子电池中使用。因此，水系锂离子电池的输出电压很难突破1.5 v，并且水系锂离子电池的能量密度往往较低（＜70 wh kg−1），这极大限制了水系锂离子电池的广泛应用和发展。
3、另外，为了拓宽水系电解液的电化学稳定窗口，在非专利文献science（2015，350(6263)： 938～943）中，公开了一种超高浓度的电解液，将电化学稳定窗口拓宽至3v。但是其使用了大量的昂贵的锂盐，盐浓度高达21mol/kg。在专利文献us20180277903a1中，通过使用水和某一有机溶剂混合作为电解液溶剂，将电化学稳定窗口拓宽至4v，盐浓度也降至14mol/kg，但其浓度仍然较高。
4、因此，如何在较低的总体盐浓度下，得到大幅拓宽
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的之一是提供一种锂离子电池电解液，能在较低的总体盐浓度下，得到大幅拓宽的电化学稳定窗口，从而丰富水系锂离子电池电极材料的选择，由此解决电化学窗口窄、电池的能量密度低、成本高昂的技术问题。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池电解液，由锂盐、水、有机溶剂和稀释剂组成，所述的有机溶剂选自二乙氧基乙烷、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙腈、二甲基砜中的一种，所述的稀释剂选自tte、btfe、hfe中的一种；所述的锂盐选自litfsi、liotf、lifsi中的一种。
3、本专利技术的目的之二是提供一种锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：
4、（1）将水、有机溶剂、稀释剂按照摩尔比0.22～1.5：1：1的比例进行混合，得到混合溶剂；
5、（2）将一定量的锂盐溶入上述混合溶剂中，控制锂盐的总体质量摩尔浓度为2～5mol/kg即得到电解液。
6、本专利技术的目的之三是提供一种一种水系锂离子电池，包括正极极片、隔膜、负极极片以及电解液，负极材料为具有较低工作电位或高比容量的材料，为钛酸锂li4ti5o12、铌酸钛锂、二氧化钛tio2、二硫化钛tis2、二氧化铌、硫化钼mo6s8、硫中的一种，正极材料为具有较高工作电位或高比容量的正极材料，为锰酸锂、钴酸锂、氧化锂钴licoo2、镍锰酸锂、lini0.5mn1.5o4及lini0.8co0.15al0.05o2中的一种，电解液为权利要求1所述的电解液。
7、所述的一种水系锂离子电池，其隔膜可为聚丙烯（pp）或玻璃纤维。
8、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果：
9、1，本专利技术的水系电解液具有约4v的电化学稳定窗口，可以匹配输出电压高达2.5v的锂离子电池，能够进一步拓宽水系电解液的电化学窗口，提高电池的能量密度；
10、2，本专利技术锂盐的总浓度≤5mol/kg，降低了锂盐用量，从而降低了电解液成本；
11、3，本专利技术提供的水系电解液电化学稳定窗口宽，使得水系锂离子的电池负极材料可以采用钛酸锂、铌酸钛锂、二氧化钛、二氧化铌、硫化钼、硫中的一种，电池的正极材料可以采用锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂中的一种。从而解决了现有技术中很多高电位的正极材料（如镍锰酸锂lini0.5mn1.5o4）和低电位的负极材料（如钛酸锂li4ti5o12）都无法在水系锂离子电池中使用的问题；
12、4，本专利技术电解液及使用该电解液的锂离子电池具有安全不燃的特点；
13、5，本专利技术提供的锂离子电池具有较高的输出电压（＞2.5 v）和较高的能量密度（＞100wh kg−1）。
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1.一种锂离子电池电解液，其特征在于：由锂盐、水、有机溶剂和稀释剂组成，所述的有机溶剂选自二乙氧基乙烷、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙腈、二甲基砜中的一种，所述的稀释剂选自TTE、BTFE、HFE中的一种；所述的锂盐选自LiTFSI、LiOTF、LiFSI中的一种。
2.一种如权利要求1所述锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.一种水系锂离子电池，包括正极极片、隔膜、负极极片以及电解液，其特征在于：负极材料为钛酸锂、铌酸钛锂、二氧化钛、二硫化钛、二氧化铌、硫化钼、硫中的一种，正极材料为锰酸锂、钴酸锂、氧化锂钴、镍锰酸锂、LiNi0.5Mn1.5O4及LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中的一种，电解液为权利要求1所述的电解液。
4.根据权利要求3所述的一种水系锂离子电池，其特征在于，所述的隔膜可为聚丙烯或玻璃纤维。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于：由锂盐、水、有机溶剂和稀释剂组成，所述的有机溶剂选自二乙氧基乙烷、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙腈、二甲基砜中的一种，所述的稀释剂选自tte、btfe、hfe中的一种；所述的锂盐选自litfsi、liotf、lifsi中的一种。
2.一种如权利要求1所述锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.一种水系锂离子电池，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘德重，李想，徐春波，宁瑞琦，魏敏，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶集团有限公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：
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