[发明专利]一种新型的锂金属负极高电压正极的固液电池

说明书

本发明公开了一种新型的锂金属负极高电压正极的固液混合电解质电池，包括正极和负极，所述负极由金属锂制成，所述正极和负极之间设置有固体电解质，且所述固体电解质与正极之间填充有酯类电解液，所述固体电解质与负极之间填充有醚类电解液。一方面在锂金属和固体电解质之间填充醚类电解液，这样有利于提高了锂金属的循环寿命；另一方面在正极和固体电解质之间填充酯类电解液，有利于提高了正极的选择空间，进而提高电池的能量密度；另外，通过填充电解液，这样可以降低固体电解质使用量，在保证利用固体电解质提高安全性的基础上，降低电池界面阻抗；再者，固体电解质的存在可以阻挡电解质溶出的金属离子迁移到金属锂表面后对负极性能的影响。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种新型的锂金属负极高电压正极的固液电池。

背景技术

目前电解质有三大类，醚类电解液与酯类电解液以及固态电解质，其中锂负极在醚类电解液中的循环性能远高于酯类电解液，醚类电解液的锂金属库伦效率可高达99.9％以上，非常有利于锂金属作为负极的循环寿命。而为了获得高能量密度，正极需要充电到4.2V甚至5V以上，然而醚类电解液的耐压性能较差，一般仅在4.0V(vsLi+/Li)左右稳定，较高电压下会发生严重分解，导致电池胀气等影响全电池循环性能。

而若采用酯类电解液虽然耐压较高，但对锂金属的库伦效率大多在60％以下，锂金属的循环寿命严重限制。若全部采用固体电解质，固体电解质的高强度可以有效防止锂金属负极的枝晶短路，提高电池安全性，但一方面固体电解质的密度较高，会降低电池的能量密度，而且固体电解质与负极或者正极的固固界面相容性差，会增加电池工艺复杂性。

因此，有必要设计出一种以锂金属作为负极并由高电压材料作为正极的电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的锂金属负极高电压正极的固液电池，其既具有较高的库伦效率，又具有良好的循环性能。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种新型的锂金属负极高电压正极的固液电池，包括正极和负极，所述负极由金属锂制成，所述正极和负极之间设置有固体电解质，且所述固体电解质与正极之间填充有酯类电解液，所述固体电解质与负极之间填充有醚类电解液。

通过采用上述技术方案，一方面在锂金属和固体电解质之间填充醚类电解液，这样有利于提高了锂金属的循环寿命；另一方面在正极和固体电解质之间填充酯类电解液，其具有较高的耐压性能，从而有利于提高了正极的选择空间，尤其是可采用高电势电压的材料来作为正极，从而有利于提高电池的能量密度；

另外，通过填充电解液，这样可以降低固体电解质使用量，提高电池质量，在保证利用固体电解质提高安全性的基础上，还利用相容性更好的固-液界面替代固-固界面，降低电池界面阻抗；再者，固体电解质的存在可以完全阻挡高镍三元或者锰基富锂正极材料的电解质溶出的金属离子(镍离子或者锰离子)迁移到金属锂表面后对负极性能的影响，最终使得电池获得较高的循环寿命与能量密度。

优选为，所述正极包括高镍三元或者锰基富锂正极材料中的一种。

通过采用上述技术方案，高镍三元和锰基富锂具有较高的电压，其与锂金属材料能够组成较高的电势差，这样有利于提高电池的能量密度。

优选为，所述酯类电解液包括碳酸酯、锂盐和添加剂一，三者的质量比为(4～7)∶(2～5)∶1

优选为，所述碳酸酯为碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯中的一种。

通过采用上述技术方案，其有效地保证电池的各项性能都能够长时间良好的运行。

优选为，所述锂盐为LiBOB、LiODFB、LiFSI和LiTFSI中的一种

优选为，所述添加剂一为环己基苯和(β-氯甲基)磷酸酯混合物，且两者的摩尔比为1∶1。