CN101483255B - 一种水体系锂电池电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种水体系锂电池电解液，包括水、碱和添加剂，添加剂为含量0.1～100克/升的RSiX3，RSiX3中R为氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基基团中一种、X为烷氧基；碱为浓度1.5～15摩尔/升的氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中一种。由于该添加剂中烷氧基在水溶液中水解，形成醇类吸附在锂电极表面；含RSi-的部分吸附在锂电极表面，可以提高金属锂作为电池负极使用时的放电效率，抑制金属锂和电解液中的水之间的腐蚀反应，从而降低锂电极上氢气的发生，提高电极利用效率和电池的安全性能，含有该添加剂用于水性锂电池的电解液可以和任意合适的正极，以及金属锂负极组合成水体系的锂电池。

Description

一种水体系锂电池电解液
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，特别是涉及一种水体系锂电池电解液。
背景技术
金属锂电池具有极高的比能量和比容量，长期来一直是新能源研究的重点。目前锂电池所采用的电解液体系主要是非水电解液体系，即将有机或无机锂盐溶于一些有机溶剂中形成电解液，采用非水电解液体系的锂电池已经有多种商品化产品，已经在很多领域得到广泛应用。但是非水体系往往存在以下一些问题：由于有机体系电解液的离子导电性不良而导致电池的高功率性能较差；有机体系受温度影响明显而导致电池的高低温性能不好；有机体系电解液的制备要求严格，成本较高；有机体系电解液环境友好性不理想，往往含有有毒成分等。
而水性体系的锂电池的电解液采用了水溶液体系，水溶液体系的电解液具有较高的电导率适合高功率放电；耐高低温性能良好；成本低廉，环境友好等优点。同时，采用水溶液体系还可以制成以水为反应物的的锂水电池，在航海等领域中水的重量可以不计，所以该类电池具有极高的比能量和比容量，在航海应用中具有非常大的吸引力和广阔前景，但因为金属锂会和水之间发生剧烈腐蚀反应，金属锂放电效率低，放出大量的热和氢气，容易发生燃烧或爆炸而造成危险。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种抑制金属锂和电解液中的水之间的腐蚀反应，降低锂电极上氢气的发生，提高电极利用效率和电池的安全性能的一种水体系锂电池电解液。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采用的技术方案是：
一种水体系锂电池电解液，包括水、碱和添加剂，其特点是：所述添加剂为含量0.1～100克/升的RSiX3，RSiX3中R为氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基基团中一种；X为烷氧基，所述烷氧基为甲氧基、乙氧基中一种；所述碱为浓度1.5～15摩尔每升的氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中一种。
本发明还可以采用如下技术措施来实现：
水体系锂电池电解液，其特点是：所述添加剂为含量0.5～5克/升的乙烯基三乙氧基硅烷。
水体系锂电池电解液，其特点是：所述碱为浓度7～12摩尔每升的KOH。
本发明具有的优点和积极效果是：由于该添加剂中烷氧基在水溶液中水解，形成醇类吸附在锂电极表面；含RSi-的部分吸附在锂电极表面，可以提高金属锂作为电池负极使用时的放电效率，抑制金属锂和电解液中的水之间的腐蚀反应，从而降低锂电极上氢气的发生，提高电极利用效率和电池的安全性能，含有该添加剂用于水性锂电池的电解液可以和任意合适的正极，以及金属锂负极组合成水体系的锂电池。
附图说明
图1为本发明锂电极最大放电电流利用率和未加入本发明添加剂锂电极最大放电电流利用率测试比较图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参照图1：将KOH作为水性电解液所用强碱，配制出8摩尔每升的碱溶液，然后在该碱溶液中加入10克/升乙烯基三乙氧基硅烷作为添加剂，适当加热使其充分溶解，制备出本发明所要求的电解液。
添加剂和碱溶于水中制得水性锂电池用的电解液，可以先将碱溶解后再加入添加剂，也可以先将添加剂溶于水中再溶入到碱液中。
从图1中可以看出：在有本添加剂溶液中锂电极最大放电电流密度为26mA/cm2，电极的放电效率为80％左右；不含本添加剂溶液中锂电极最大放电电流密度为45mA/cm2，电极放电效率为65-70％。虽然有本添加剂最大放电电流密度小于不含添加剂溶液的最大放电电流密度，但加入添加剂溶液的锂电极的吸气量明显减小。

Claims (3)

1.一种水体系锂电池电解液，包括水、碱和添加剂，其特征在于：所述添加剂为含量0.1～100克/升的RSiX3，RSiX3中R为氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基基团中一种；X为烷氧基，所述烷氧基为甲氧基、乙氧基中一种；所述碱为浓度1.5～15摩尔每升的氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中一种。
2.根据权利要求1所述的一种水体系锂电池电解液，其特征在于：所述添加剂为含量0.5～5克/升的乙烯基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的一种水体系锂电池电解液，其特征在于：所述碱为浓度7～12摩尔每升的KOH。
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