【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于镁二次电池，涉及一种镁二次电池用电解液及其制备方法与应用，尤其涉及一种长寿命镁二次电池用电解液及其制备方法与在镁二次电池中的应用。
技术介绍
1、高效、清洁的可再生能源的开发变得极为迫切，而新型电化学储能技术是可再生能源普及应用的关键核心技术。近年来，锂离子电池在动力电池和储能领域的应用份额逐年攀升，然而，由于成本以及安全问题，锂离子电池的发展遇到了瓶颈。因此，亟需开发新的高效清洁的替代产品。
2、在各种“后锂离子”的电化学储能体系中，镁二次电池是一种极具应用潜力的储能器件。镁元素的地壳丰度高达2.35％，金属镁价格低，并且不易与空气或水发生剧烈的反应，存储运输更加安全便捷；此外，金属镁作为电极的体积能量密度为3833mah cm-3，是金属锂的近两倍。基于以上优势，镁二次电池成为新型电化学储能体系开发的重要方向。但实现高电压、长循环的镁二次电池目前仍面临重大挑战：具有宽电化学窗口的简单盐电解液会与金属镁负极反应形成不导镁离子的“钝化层””，导致电化学性能不理想。
3、中国专利申请cn202111460178.0公开了一种二次电池，包括添加剂，所述添加剂的结构为r1-x-r0，其中，所述x为碳、氮、硅、磷、硫中的一种；所述r0包括一个或两个非极性基团；所述r1为链状基团或环状基团的极性基团，其中，所述链状基团包括双键、三键、硅氧键中的一种或几种，所述环状基团包括三元杂环、四元杂环、五元杂环、六元杂环中的一种或几种。采用该专利申请的二次电池可以减少体积效应带来的负面影响，从而提升二次电池的循环
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是提供一种长寿命镁二次电池用电解液及其制备方法与在镁二次电池中的应用，通过引入功能添加剂，调控镁离子的有机溶剂化结构，构筑稳定的固体电解质界面相(sei)，诱导镁离子的均匀沉积/剥离，显著降低镁金属负极的极化过电位，实现镁二次电池的大倍率运行，并且大幅提高了电池的循环寿命。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的第一方面提供一种镁二次电池用电解液，包括电解质镁盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述添加剂选自硅烷类添加剂或硅氧烷类添加剂中的一种或两种。
4、本专利技术提出引入简单硅烷/硅氧烷添加剂，发挥类“萃取剂”作用，调控镁离子溶剂化结构，构筑稳定的固体电解质界面相，从而大幅提升电池的循环稳定性。引入的硅烷/硅氧烷添加剂含氟量较少或者不含氟，因此不会对电解质盐的溶解造成不利影响，不会降低电解液的离子电导。
5、进一步地，所述电解质镁盐选自双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁(ii)(c4f12mgn2o8s4，简称mg(tfsi)2)或三氟甲磺酸镁((cf3so3)2mg，简称mg(otf)2)中的至少一种。
6、进一步地，所述电解质镁盐在电解液中的摩尔浓度为0.01～2.0m。
7、进一步地，所述添加剂选自甲基三甲氧基硅烷、(三氟甲基)三甲基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、三甲氧基甲硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基甲基(3,3,3-三氟丙基)硅、三甲基氧基苯基硅烷、三(三甲硅烷氧基)硅烷、四(三甲基硅氧基)硅烷、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-二甲基四乙烯基二硅氧烷或六甲基二硅氧烷中的一种或多种。
8、进一步地，所述添加剂在电解液中的体积分数为0.1％～30％。
9、进一步地，所述有机溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚、异丙醚、1,2-二甲氧基丙烷、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、四氢吡喃、环戊基甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯或碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯中的至少一种。
10、进一步地，基于所述电解液的总体积(包括添加剂)，有机溶剂的含量为70％(体积)以上。
11、本专利技术的第二方面提供一种镁二次电池用电解液的制备方法，包括：在保护气氛下，将镁盐加入有机溶剂内，搅拌均匀，再加入添加剂混合，得到镁二次电池电解液。
12、进一步地，在电解质镁盐、有机溶剂、添加剂使用前，先分别去除其中的水分。
13、进一步地，采用经250～390℃活化2～5h的分子筛去除所述有机溶剂和液体类添加剂中的水分；采用真空干燥去除所述镁盐电解质和固体类添加剂中的水分，真空干燥的条件为50～240℃下真空干燥6～72h。
14、进一步地，所述保护气氛为无水无氧的保护气氛，所用保护气体为惰性气体或氮气。
15、进一步地，所述保护气氛中，水、氧含量均低于0.1ppm。
16、进一步地，所述添加剂加入后，搅拌5min～72h，得到镁二次电池电解液。
17、本专利技术的第三方面提供一种镁二次电池用电解液的应用，包括将所述电解液用于镁二次电池。
18、进一步地，所述镁二次电池的负极为镁金属，优选厚度为10～120μm。
19、进一步地，所述镁二次电池正极选自mo6s8、v2o5、硫化铜、硒化铜或锰酸镁(优选为mg2mno4、mgmn2o4或mgxmno2)中的一种。
20、进一步地，所述镁二次电池隔膜选自玻纤隔膜、pp隔膜或pp/pe/pp隔膜中的至少一种。
21、进一步地，所述镁二次电池为纽扣型电池或软包电池。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
23、本专利技术的镁二次电池电解液中，硅烷(硅氧烷)类添加剂发挥类“萃取剂”作用，能够削弱有机溶剂分子与镁离子的配位作用，使有机溶剂分子恢复热力学稳定状态，减少“钝化”组分的生成；并且可以促进阴离子进入镁离子的有机溶剂化结构，从而在界面上分解生成富无机物种(氟化物、硅化物)，提升界面相的电子绝缘性和导镁离子能力，生成更薄的sei，最终改变了界面反应的选择性。此外，硅烷(硅氧烷)类添加剂能够在界面上聚合形成交联网状结构，进一步提升界面稳定性。即，引入硅烷(硅氧烷)类添加剂，使得镁负极极化过电位大幅下降，同时维持了稳定的电化学循环，并且拓宽了电解液的电化学稳定窗口。
24、本专利技术的镁二次电池电解液的制备方法简单便捷，反应条件温和可控；同时反应过程中未产生任何有毒气体，符合绿色环保的要求，因此，易于用于大规模工业化生产，在镁二次电池
，具有推广应用价值。
【技术保护点】
1.一种镁二次电池用电解液，其特征在于，包括电解质镁盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述添加剂选自硅烷类添加剂或硅氧烷类添加剂中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述电解质镁盐选自双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁或三氟甲磺酸镁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述电解质镁盐在电解液中的摩尔浓度为0.01～2.0M。
4.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述添加剂选自甲基三甲氧基硅烷、(三氟甲基)三甲基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、三甲氧基甲硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基甲基(3,3,3-三氟丙基)硅、三甲基氧基苯基硅烷、三(三甲硅烷氧基)硅烷、四(三甲基硅氧基)硅烷、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-二甲基四乙烯基二硅氧烷或六甲基二硅氧烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述添加剂在电解液中的体积分数为0.1％～30％
6.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚、异丙醚、1,2-二甲氧基丙烷、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、四氢吡喃、环戊基甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯或碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯中的至少一种。
7.一种如权利要求1至6任一项所述镁二次电池用电解液的制备方法，其特征在于，该方法包括：在保护气氛下，将电解质镁盐加入有机溶剂内，搅拌均匀，再加入添加剂混合，得到镁二次电池电解液。
8.一种如权利要求1至6任一项所述镁二次电池用电解液的应用，其特征在于，所述电解液用于镁二次电池。
9.根据权利要求8所述的镁二次电池用电解液的应用，其特征在于，所述镁二次电池的负极为镁金属，正极选自Mo6S8、V2O5、硫化铜、硒化铜或锰酸镁中的一种，隔膜选自玻纤隔膜、PP隔膜或PP/PE/PP隔膜中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的镁二次电池用电解液的应用，其特征在于，所述镁二次电池为纽扣型电池或软包电池。
...【技术特征摘要】
1.一种镁二次电池用电解液，其特征在于，包括电解质镁盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述添加剂选自硅烷类添加剂或硅氧烷类添加剂中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述电解质镁盐选自双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁或三氟甲磺酸镁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述电解质镁盐在电解液中的摩尔浓度为0.01～2.0m。
4.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述添加剂选自甲基三甲氧基硅烷、(三氟甲基)三甲基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、三甲氧基甲硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基甲基(3,3,3-三氟丙基)硅、三甲基氧基苯基硅烷、三(三甲硅烷氧基)硅烷、四(三甲基硅氧基)硅烷、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-二甲基四乙烯基二硅氧烷或六甲基二硅氧烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特征在于，所述添加剂在电解液中的体积分数为0.1％～30％。
6.根据权利要求1所述的镁二次电池用电解液，其特...
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