[发明专利]电解液及锂金属电池

说明书

本发明公开了一种电解液及锂金属电池，电解液包括电解质和溶剂，所述电解质包括硝酸锂，所述溶剂包括第一溶剂，所述第一溶剂为通式所示的化合物，式中R₁及R₂各自独立地为碳原子数为1～6的烃基。本发明提供的电解液使得锂金属电池能够同时兼顾较高的安全性能及循环性能。

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电解液及含有该电解液的锂金属电池。

背景技术

锂金属具有极高的理论比容量(3860mAh/g)和极低的电化学电位(-3.045V)，以锂金属为负极使得锂金属电池具有极高的能量密度。然而锂金属电池面临锂沉积不均带来的一系列问题，如锂金属负极在充放电过程中易产生锂枝晶，与电解液的副反应较多，而降低电池的循环性能，甚至锂枝晶刺穿隔离膜与正极接触导致内短路，严重时会引起失火、爆炸等安全事故，这阻碍了锂金属电池的商业化进程。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请提供一种电解液及锂金属电池，旨在提高锂金属电池的安全性能及循环稳定性。

本申请第一方面提供一种电解液，电解液包括电解质和溶剂，所述电解质包括硝酸锂，所述溶剂包括第一溶剂，所述第一溶剂为通式(1)所示的化合物，

式(1)中，R₁及R₂各自独立地为碳原子数为1～6的烃基。

本申请第二方面提供一种锂金属电池，包括正极、负极、隔离膜及电解液，所述电解液为本申请第一方面提供的电解液。

与现有技术相比，本申请至少包括以下有益效果：

本申请提供的电解液中，电解质硝酸锂搭配含有通式(1)所示化合物的溶剂，能够使硝酸锂具有较高的溶解度和解离度，实现电解液较高的电导率，并能够保证负极具有较高的锂沉积/溶出效率，从而提高锂金属电池的循环稳定性；并且，硝酸锂在锂负极上还原产生含有Li₃N、LiN_xO_y的固体电解质界面膜，同时通式(1)所示的化合物也在锂负极上分解产生含N物质，进一步优化了界面膜的组成及结构，使得该界面膜能够改善锂晶面生长的取向，有效抑制了锂枝晶的生成，负极表面为密集的柱状锂沉积，提高锂沉积的均匀性和致密性，并减少与电解液的副反应，从而提高锂金属电池的安全性能及循环稳定性；另外，该界面膜覆盖于负极表面，保证锂离子自由穿过界面膜层的同时，更加有效地阻止了溶剂分子通过，进一步抑制金属锂和电解液的副反应，从而进一步改善锂金属电池的安全性能及循环稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了实施例2的锂金属电池循环稳定性测试后负极沉积锂金属的扫描电镜(SEM)图像。

具体实施方式

为了使本申请的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。

为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。