【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种锂金属二次电池电解液及其应用。
技术介绍
1、在众多的能源替代产品中，锂离子电池以较高的能量密度、良好的循环性能、无记忆效应等特点受到人们的密切关注。随着低碳经济的方兴未艾，锂离子电池正朝着动力汽车和电网储能等方向积极发展，因此，开发能量密度高、循环寿命长的锂离子电池已成为业界研究的重点。
2、在对锂离子电池的研究中，不可控的锂枝晶生长及锂金属与电解液发生副反应，严重影响电池库伦效率和循环寿命，是长时间来困扰锂离子电池发展的问题。目前，主要为通过固态电解质、聚合物包覆设计、人工sei膜构建的方法来改善锂枝晶及锂金属与电解液发生副反应这一棘手问题。比如，申请公布号为cn107394261a的中国专利公开的一种锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质中，构建了陶瓷网络骨架、无机和聚合物电解质，通过优化和提高无机/有机复合薄膜固态电解质与金属锂电极的界面相容性和稳定性，抑制锂枝晶的生长，防止锂枝晶的穿刺，提高锂金属电池的循环稳定性和安全性。但该专利中提出的方法，其电解质制成操作复杂且工艺不可控，且其电解质为固态，其电解质室温电导率低动力学远不如液态电解质。
3、在众多方法中，通过电解液组分优化的方法来解决锂枝晶生长的问题是最为方便且经济使用、也是最易走向商业化的方法。添加剂作为电解液组分中最重要的组分之一，也被成为“工业味精”，少量的添加剂便能优化电解液组分、更能提高电池电性能。但目前的电解液添加剂存在着一定的缺陷，主要为构筑的sei膜机械模量较小，sei膜稳定性较差，不足
技术实现思路
1、为了提高sei膜的致密及稳定性，解决锂枝晶生长的技术问题，本专利技术提供了一种锂金属二次电池电解液及其应用。本专利技术通过在电池电解液中添加含硝酸根的化合物、含亚硫酰基的化合物，并使硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:3～12，使得电池充放电过程中在锂电极表面形成韧性好、致密性高的sei膜，抑制锂枝晶的生长，实现稳定的金属锂循环。
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种锂金属二次电池电解液，包括添加剂、锂盐和有机溶剂。特别地，所述添加剂包括含硝酸根的化合物、含亚硫酰基的化合物；在所述添加剂中，硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:3～12。
4、电解液中的不同类型的添加剂在电池充放电过程中会在锂金属和电解液界面的形成不同成分、坚韧性和致密性不同的固态电解质膜(sei膜)。当形成缺陷的sei膜时，会导致锂枝晶生长、电解液过度消耗，这是导致容量保持率快速衰减的主要原因。
5、本专利技术通过在电池电解液中添加含硝酸根的化合物、含亚硫酰基的化合物，并使硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:3～12，使得电池充放电过程中在锂电极表面形成韧性好、致密性高的sei膜，抑制锂枝晶的生长，实现稳定的金属锂循环。
6、进一步优选，在所述添加剂中，硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:5～8.4。
7、作为本专利技术上述技术方案的优选，所述含硝酸根的化合物选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂中的一种或多种。
8、进一步优选，所述含硝酸根的化合物为硝酸锂。
9、作为本专利技术上述技术方案的优选，所述含亚硫酰基的化合物为2h-thiopyran,tetrahydro-4-(1-methylethyl)-,1-oxide,trans-(9cl)(cas号为60153-40-4)。其结构式为：
10、
11、本专利技术通过在电池电解液中添加含硝酸根的化合物硝酸锂、含亚硫酰基的化合物2h-thiopyran,tetrahydro-4-(1-methylethyl)-,1-oxide,trans-(9cl)，并使硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:3～12，使硝酸锂在电池充放电过程在锂金属和电解液界面分解形成含氮的化合物增强sei膜的韧性，2h-thiopyran,tetrahydro-4-(1-methylethyl)-,1-oxide,trans-(9cl)不仅可以提高硝酸锂的溶解度，使形成富氮稳定的sei膜，同时，由于亚硫酰基游离在锂金属表面，其上的孤电子对能够“捕捉”锂离子促进富lif低阻抗sei膜的生成，能够有效缓解锂枝晶生长刺穿sei膜的问题，电池循环性能大大提高，提高锂电池的性能。
12、作为本专利技术上述技术方案的优选，所述锂盐至少包括双氟甲磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲磺酰亚胺锂(litfsi)。
13、作为本专利技术上述技术方案的优选，所述有机溶剂包括甲酸甲酯、乙腈、异恶唑、乙酸甲酯、1，3-二氧戊环、甲酸乙酯、碳酸乙烯酯、甲酸乙酯、氟乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、亚硫酸乙烯酯、马来酸酐、丙二腈、二氯甲烷、丙烯腈、丙烯腈、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、聚苯乙烯中的至少一种。
14、第二方面，本专利技术提供了上述的电解液在制备锂电池中的应用。
15、第三方面，本专利技术提供了一种锂电池，包括正极、隔膜、负极，还包括上述电解液。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
17、本专利技术通过在电池电解液中添加含硝酸根的化合物硝酸锂、含亚硫酰基的化合物2h-thiopyran,tetrahydro-4-(1-methylethyl)-,1-oxide,trans-(9cl)，并使硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:3～12，使得硝酸锂在电池充放电过程在锂金属和电解液界面分解形成含氮的化合物，增强sei膜的韧性使sei膜更稳定，而亚硫酰基化合物2h-thiopyran,tetrahydro-4-(1-methylethyl)-,1-oxide,trans-(9cl)不仅可以提高硝酸锂的溶解度，使形成富氮稳定的sei膜，同时，由于亚硫酰基游离在锂金属表面，其上的孤电子对能够“捕捉”锂离子促进富lif低阻抗sei膜的生成，能够有效缓解锂枝晶生长刺穿sei膜的问题，电池循环性能大大提高，提高锂电池的性能。
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1.一种锂金属二次电池电解液，包括添加剂、锂盐和有机溶剂，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：在所述添加剂中，硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:5.0～8.4。
3.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述含硝酸根的化合物选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述含硝酸根的化合物为硝酸锂。
5.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述含亚硫酰基的化合物为2H-Thiopyran,tetrahydro-4-(1-methylethyl)-,1-oxide,trans-(9Cl)。
6.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述锂盐至少包括双氟甲磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂。
7.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括甲酸甲酯、乙腈、异恶唑、乙酸甲酯、1，3-二氧戊环、甲酸乙酯、碳酸乙烯酯、甲酸乙酯、氟乙腈、N,N-二甲基
8.如权利要求1～7任一项所述的电解液在制备锂电池中的应用。
9.一种锂电池，包括正极、隔膜、负极，其特征在于，还包括权利要求1～7任一项所述的电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种锂金属二次电池电解液，包括添加剂、锂盐和有机溶剂，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：在所述添加剂中，硝酸根与亚硫酰基的质量比为1:5.0～8.4。
3.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述含硝酸根的化合物选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述含硝酸根的化合物为硝酸锂。
5.如权利要求1所述的一种锂金属二次电池电解液，其特征在于：所述含亚硫酰基的化合物为2h-thiopyran,tetrahydro-4-(1-methylethyl)-,1-oxide,trans...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈霖，迟永堂，
申请(专利权)人：深圳欣界能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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