[发明专利]一种可充镁电池电解液和可充镁电池

说明书

本发明公开了一种可充镁电池电解液和一种可充镁电池，涉及电池领域，电解液为溶于有机醚的双(二异丙胺基)镁。可充镁电池正极材料为硫，负极材料为金属镁或镁合金，电解液为溶于有机醚的双(二异丙胺基)镁。本发明提出的可充镁电池电解液在不锈钢上阳极氧化分解电位可以达到2.5V vs.Mg/Mg²⁺以上，稳定循环过程中镁沉积‑溶出效率保持在98％以上。根据本发明的方法制得的可充镁电池的电解液具有制备简单、镁沉积‑溶出过效率高、电位低、阳极氧化分解电位高的优点。本发明提出的可充镁电池具有放电容量高、循环稳定的优势，作为一种绿色能源有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种用于可充镁电池的电解液和可充镁电池。

背景技术

由于全球能源的日益短缺以及一次能源对环境的破坏过大，化学电源由于具有能量转换效率高、能量密度大、环境污染小、可移动等很多优点，因而逐渐引起人们的重视。至今，技术成熟的可充电电池种类主要有镍镉电池(Ni-Cd)、镍氢电池(Ni-MH)、铅酸电池和锂离子电池等。其中锂离子电池体系存在制造费用较高和安全性差等问题，限制了大型锂离子电池市场的发展；铅酸电池和镍镉电池含有害元素Pb和Cd，容量较低且对环境污染严重；镍氢电池的性能没有锂离子电池高，价格也较贵。因此，人们开始注意到在元素周期表上与锂处于对角线位置的镁，二者具有较为相似的物理和化学性能。镁资源丰富、低毒、体积比能量密度大(3833mAh/cm³)、易加工处理且无枝晶隐患等特点，虽然其电极电势低于锂(锂：-3.03V vs.SHE，镁：-2.73V vs.SHE)，可充镁电池在各种二次电池中仍然是最有希望和竞争力的储能设备之一。当前，对可充镁电池的研究主要集中在寻找可供镁离子可逆脱嵌且速度快的正极材料和开发出可实现镁离子可逆沉积-溶出且具有高电化学稳定窗口的电解液。

目前可充镁电池在正极材料方面的研究主要集中在过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、聚阴离子型化合物及有机硫化物等物质。以色列科学家D.Aurbach等人(Levi D,Lancry E,Gizbar H,et.al.Kinetic and thermodynamic studies of Mg²⁺and Li⁺ioninsertion into the Mo₆S₈chevrel phase.J.Electrochem.Soc.,2004,151(7):A1044-A1051)报道的 Chevrel相化合物Mo₆S₈是目前为止报道的循环寿命最长、性能最好的可充镁电池正极材料。其理论容量为128.8mAh·g^-1，以Mg(AlCl₂BuEt)₂/四氢呋喃溶液(其中Bu为丁基，Et为乙基)作为电解液，首次放电容量可达到100mAh/g左右，循环次数可达2000 次。但其制备过程繁琐复杂，即使使用温度较低的熔盐法也需850℃反应60小时才能制取出前驱体Cu₂Mo₆S₈，使用高温固相法更是要达到1100℃才能合成Cu₂Mo₆S₈，之后还需将铜元素沥出才能制得Chevrel相化合物Mo₆S₈。而且，Chevrel相化合物Mo₆S₈的理论容量比较低，限制了其在高能量密度二次电池中的应用。因此，本领域技术人员致力于开发一种制备简单、比容量高的可充镁电池正极材料。