[发明专利]一种应用于锂、钠、钾电池中的电解液

说明书

本发明提供一种电解液添加剂及电解液以及电解液的应用，属于锂金属电池技术领域，具体技术方案如下：一种电解液添加剂，所述添加剂为一种含磷含硼的有机化合物盐，其阳离子部分为带有四个苯环的含磷阳离子，其阴离子部分为带有四个苯环的含硼阴离子，所述添加剂用于电解液中，抑制枝晶的效果突出，可提高金属锂(或钠或钾)电池的循环性能和安全性能，同时保证其发挥出金属锂(或钠或钾)负极的高能量密度优势；所述添加剂的结构通式如下：

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种应用于锂、钠、钾电池中的电解液。

背景技术

金属锂理论比容量高达3860 mAh/g且电极电势低至-3.04V（相对标准氢电极），用作负极可显著提高锂电池能量密度。然而金属锂负极在使用过程中因不均匀沉积易产生锂枝晶，锂枝晶一方面会穿透电池隔膜导致短路并诱发电池安全问题，另一方面会加剧锂金属与电解液的副反应并产生死锂导致循环性能恶化。解决锂金属不均匀沉积的方法有很多，其中较为有效的一种方法是在电解液中添加特殊的添加剂，诱导锂金属均匀沉积。

2013年丁飞等人在JACS期刊上发表论文（J. Am. Chem. Soc., 2013, 135 (11),pp 4450–4456），采用CsPF6作为电解液添加剂，可以起到较好的抑制锂枝晶的效果。2017年钱江锋等人在申请号为201710482543 .5的发明专利申请中公开了一种基于硫酸酯添加剂的锂金属电池电解液，对金属锂电池枝晶抑制具有较好的效果。

尽管目前已经开发了种类众多的锂金属电池电解液添加剂，而这些添加剂也都能够在一定程度上抑制锂枝晶产生，但是这些添加剂对锂枝晶的抑制能力都还不足以使锂金属负极真正在商品电池中得到大规模应用，添加剂对锂枝晶的抑制能力仍有待进一步提高，开发抑制锂枝晶效果更好的新型添加剂用于锂金属电池电解液具有重要的意义。另外，即便是对于非金属负极的电池体系，例如目前已经大规模商业化应用的锂离子电池，以及还处于研究中的钠离子电池和钾离子电池，这类非金属负极的电池体系在正常情况下不会在负极产生金属枝晶，但是在快充、低温充电、长期循环等较为极端的使用条件下依然存在较高的枝晶析出风险。因此，开发抑制锂枝晶效果更好的新型添加剂对于锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池的性能提升同样具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了改善锂金属负极在充放电过程中的沉积均匀性并抑制锂枝晶的产生，本发明可提高金属锂电池的安全性能和循环性能，同时发挥锂金属电池高能量密度的优势。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种应用于锂、钠、钾电池中的电解液，包括溶剂、电解质盐和添加剂，所述添加剂为一种含磷含硼的有机化合物盐，其阳离子部分为带有四个苯环的含磷阳离子，其阴离子部分为带有四个苯环的含硼阴离子，结构通式如下：

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