【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池领域，具体涉及一种电解液添加剂、电解液和碱金属离子电池。
技术介绍
1、商业化的锂离子电池和钠离子电池均采用碳基负极材料。如锂离子电池最常用的是石墨负极，理论比容量372mah/g，嵌锂电位0.01-0.2v；钠离子电池最常用的是硬碳负极，比容量350-400mah/g，嵌钠电位0.1-0.3v。一方面，碳基负极材料的理论比容量决定了电池中需要一定质量占比的负极材料，负极材料的存在增加了电池的整体重量，影响了电池的能量密度。另一方面，碳基负极的嵌锂/钠电位较低，容易在负极形成枝晶，造成电池短路、活性锂损失等问题，影响了电池的寿命。针对此，直接摒弃负极活性材料的无负极二次电池技术是一种有效的解决方案。无负极碱金属电池的负极侧仅采用集流体而不含活性材料，在第一次充电过程中原位形成真正的负极。这种电池配置不仅提高了电池的能量密度，而且进一步降低了电池生产的复杂性和成本，并且后续存储、运输和操作更加方便安全。尽管如此，无负极碱金属电池仍然面临着一系列挑战：(1)负极侧电化学沉积不均匀。(2)负极侧化学界面不稳定。(3)大量碱源的不可逆损失。这使得无负极碱金属电池通常表现出低的库伦效率和短的循环寿命，循环不到50圈其性能已经衰减很大，严重阻碍了其大规模应用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的至少一个技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种电解液添加剂。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种电解液添加剂的制备方法。
3、本专利技术的目的之
4、本专利技术的目的之四在于提供一种碱金属离子电池。
5、本专利技术的目的之五在于提供上述电解液添加剂和/或电解液在电池领域中的应用。
6、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
7、本专利技术的第一个方面提供了一种电解液添加剂，包括ca(bhx(or)y)2，所述x为0～3中的整数，y为1～4中的整数，x+y＝4，r选自c1～10的烷基、氟取代的c1～10的烷基中的至少一种。
8、将本专利技术中的电解液添加剂应用于碱金属离子电池时，阳离子ca2+在负极集流体表面形成阳离子静电屏蔽层，抑制枝晶的生长，降低枝晶穿透隔膜导致电池短路的风险。阴离子团(bhx(or)y)-对碱金属离子(钠离子、钾离子或锂离子)的溶剂化结构进行调节，阴离子团(bhx(or)y)-进入到碱金属离子的溶剂化结构中，阳离子ca2+的电场强度远高于碱金属离子的电场强度，夺走了大量碱金属离子溶剂化结构中的溶剂分子，有效降低了溶剂分子在碱金属离子内层溶剂化结构中的占位，进一步协同实现阴离子团(bhx(or)y)-进入碱金属离子内层溶剂化结构，高效实现对碱金属离子溶剂化结构的调节作用，促进碱金属离子的溶剂化和脱溶剂化过程。同时，因为碱金属离子的内层溶剂化结构引入了阴离子团(bhx(or)y)-，实现了脱溶剂化过程中阴离子基团(bhx(or)y)-的分解，形成sei层，sei层中的无机物含量明显提高，减少了碱金属离子脱溶剂化过程中电解液与负极集流体发生副反应，使碱金属离子能够高度可逆沉积和剥离，提升了碱金属离子电池的平均库伦效率、倍率性能、循环寿命、能量密度。
9、在本专利技术中，x为0～3中的整数，例如：x可以选自0、1、2、3；优选地，所述x为0或1。
10、在本专利技术中，y为1～4的整数，例如：y可以选自1、2、3、4；优选地，所述y为3或4。
11、优选地，所述c1～10的烷基包括c1～10的直链烷基或c1～10的支链烷基。
12、优选地，所述氟取代的c1～10的烷基包括氟取代的c1～10的支链烷基或氟取代的c1～10的直链烷基。
13、在本专利技术的ca(bhx(or)y)2中，与未取代的烷基相比，氟取代的烷基对碱金属离子的溶剂化结构进行调节，导致na谱中电解质的na信号随电解液添加剂浓度增加向强场偏移增多，且f谱中随电解液添加剂浓度增加c-f信号也向强场偏移逐渐增大，说明了阴离子团进入到碱金属离子的溶剂化结构。同时，因为碱金属离子的内层溶剂化结构引入了阴离子团，实现了脱溶剂化过程中氟取代的烷基阴离子团优先分解，形成高含f量的sei层。氟取代的烷基阴离子团引入后sei层中的无机物含量显著提高，进一步减少了碱金属离子脱溶剂化过程中电解液与负极集流体发生副反应，使碱金属离子能够高度可逆沉积和剥离，进一步提升了碱金属离子电池的平均库伦效率、倍率性能、循环寿命、能量密度。
14、优选地，所述r选自c1～5的烷基、氟取代的c1～5的烷基中的至少一种。
15、优选地，所述ca(bhx(or)y)2中的(bhx(or)y)-选自：
16、本专利技术的第二个方面提供了本专利技术第一个方面所述的电解液添加剂的制备方法，包括以下步骤：
17、使ca(bh4)2和roh混合反应，制得，
18、r如本专利技术第一个方面所定义。
19、优选地，所述混合反应温度为35～55℃。
20、本专利技术的第三个方面提供了一种电解液，包括本专利技术第一个方面所述的电解液添加剂、电解质盐和溶剂。
21、优选地，所述电解质盐包括钠盐、锂盐或钾盐。
22、优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、高氯酸锂(liclo4)、二草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、四氟硼酸锂(libf4)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)中的至少一种。
23、优选地，所述钠盐选自六氟磷酸钠(napf6)、高氯酸钠(naclo4)、二草酸硼酸钠(nabob)、二氟草酸硼酸钠(nadfob)、四氟硼酸钠(nabf4)、双三氟甲基磺酰亚胺钠(natfsi)、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)中的至少一种。
24、优选地，所述钾盐选自六氟磷酸钾(kpf6)、高氯酸钾(kclo4)、二草酸硼酸钾(kbob)、二氟草酸硼酸钾(kdfob)、四氟硼酸钾(kbf4)、双三氟甲基磺酰亚胺钾(ktfsi)、双氟磺酰亚胺钾(kfsi)中的至少一种。
25、优选地，所述电解液添加剂的浓度为0.01-1mol/l，例如：可选自：0.01mol/l、0.02mol/l、0.03mol/l、0.04mol/l、0.05mol/l、0.06mol/l、0.07mol/l、0.08mol/l、0.09mol/l、0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1mol/l；进一步优选地，所述电解液添加剂的浓度为0.01-0.1mol/l。
26、优选地，所述电解质盐的浓度为0.5-5mol/l，例如：可选自：0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解液添加剂，其特征在于：包括Ca(BHx(OR)y)2，所述x为0～3中的整数，y为1～4中的整数，x+y＝4，R选自C1～10的烷基、氟取代的C1～10的烷基中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于：所述x为0或1；所述y为3或4。
3.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于：所述R选自C1～5的烷基、氟取代的C1～5的烷基中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的电解液添加剂，其特征在于：所述Ca(BHx(OR)y)2中的(BHx(OR)y)-选自：
5.权利要求1～4任一项所述的电解液添加剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.一种电解液，其特征在于：包括权利要求1～4任一项所述的电解液添加剂、电解质盐和溶剂。
7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于：所述电解质盐包括钠盐、锂盐或钾盐。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于：所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的
9.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于：所述电解液添加剂的浓度为0.01-1mol/L；
10.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于：所述溶剂选自酯类、砜类、醚类、腈类、离子液体中的至少一种。
11.一种碱金属离子电池，包括正极、隔膜和负极集流体；所述隔膜位于所述正极和所述负极集流体之间，其特征在于：所述隔膜中含有权利要求6～10任一项所述的电解液。
12.根据权利要求11所述的碱金属离子电池，其特征在于：所述碱金属离子电池为无负极碱金属离子电池。
13.根据权利要求11所述的碱金属离子电池，其特征在于：所述碱金属离子电池包括钠离子电池、钾离子电池或锂离子电池。
14.权利要求1～4任一项所述的电解液添加剂和/或权利要求6～10任一项所述的电解液在电池领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于：包括ca(bhx(or)y)2，所述x为0～3中的整数，y为1～4中的整数，x+y＝4，r选自c1～10的烷基、氟取代的c1～10的烷基中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于：所述x为0或1；所述y为3或4。
3.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于：所述r选自c1～5的烷基、氟取代的c1～5的烷基中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的电解液添加剂，其特征在于：所述ca(bhx(or)y)2中的(bhx(or)y)-选自：
5.权利要求1～4任一项所述的电解液添加剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.一种电解液，其特征在于：包括权利要求1～4任一项所述的电解液添加剂、电解质盐和溶剂。
7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于：所述电解质盐包括钠盐、锂盐或钾盐。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭理，吴南中，姚文娇，王子航，唐永炳，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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