CN110190326B - 富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池 - Google Patents

富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110190326B
CN110190326B CN201910459207.8A CN201910459207A CN110190326B CN 110190326 B CN110190326 B CN 110190326B CN 201910459207 A CN201910459207 A CN 201910459207A CN 110190326 B CN110190326 B CN 110190326B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fullerene
electrolyte
metal
lithium
additive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910459207.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110190326A (zh
Inventor
谢佳
姜智鹏
韩智龙
孙玉龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201910459207.8A priority Critical patent/CN110190326B/zh
Publication of CN110190326A publication Critical patent/CN110190326A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110190326B publication Critical patent/CN110190326B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于二次电池领域，公开了富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池，该富勒烯衍生物具体是作为电解液添加剂添加至金属电池的电解液中。本发明通过向金属电池的电解液中引入富勒烯衍生物作为电解液添加剂(除了仅由富勒烯衍生物构成的单一成分的电解液添加剂外，还可以是由富勒烯衍生物与其他成分配合组成多成分的电解液添加剂)，并得到相应的金属电池，一方面可以与金属负极反应原位生成一层稳定的钝化膜，从而阻挡金属负极与电解液的直接接触，减少金属的消耗，增加电池的循环寿命，另一方面反应后的富勒烯会沉积到金属负极表面使金属均匀沉积从而减少枝晶的产生，提高电池的安全性能。

Description

富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池
技术领域
本发明属于二次电池领域，更具体地，涉及一种富勒烯衍生物作为电 解液添加剂的应用及相应金属电池，对应着一种新型的用于金属电池的电 解液添加剂及应用。
背景技术
金属电池是以金属单质作为负极材料主要成分的电池，以锂金属电池 为例，金属锂因为其具有较高的比容量(3860mA/g)和最低的电位(-3.04 vs标准氢电极)。金属锂作为负极可用于锂硫电池，锂空电池，嵌入式正极 锂电池和锂氧化物正极电池等，是高能量密度二次电池研究的热点。但是， 锂金属负极在循环过程中发生的锂枝晶生长和SEI膜破裂分别给金属锂电 池带来了安全性与循环性问题，影响了金属锂负极的发展与商业化。其他金属电池，如钠金属电池、钾金属电池、锌金属电池等也相似。
对于金属锂负极的解决方法主要在于控制锂沉积的形貌和构成较为稳 定的SEI膜上面。从以上两点出发，清华大学的张强等人通过在含硝酸锂 的LiTFSI盐电解液中添加了多硫化物(Li2Sx)来形成强化晶界的SEI膜， 由此提高锂离子的传输速率从而得到均一的沉积表面(Energy Storage Materials 2018 10:199-205)。但是这种方案并不可以一劳永逸，添加剂 在不断地被消耗后便无法保持性能。美国太平洋西北国家实验室的张继光 等人开发了局部高浓度电解液，通过提高电解液中溶剂化结构的原理来加 快锂离子传输，均一化锂金属沉积从而抑制了锂金属表面枝晶的生长(Adv Mater 2018 30(21):e1706102)。但由于高浓度电解液含有大量锂盐，生 产成本过高，也很难将其应用于实际生产中。因此，寻找高效且能持续作 用的电解液添加剂是解决包括锂金属负极在内的金属负极问题的重要手 段。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供富勒烯 衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池，通过向金属电池的电解 液中引入富勒烯衍生物作为电解液添加剂(除了仅由富勒烯衍生物构成的 单一成分的电解液添加剂外，还可以是由富勒烯衍生物与其他成分配合组 成多成分的电解液添加剂)，并得到相应的金属电池，一方面可以与金属 负极反应原位生成一层稳定的钝化膜，从而阻挡金属负极与电解液的直接 接触，减少金属的消耗，增加电池的循环寿命，另一方面反应后的富勒烯 会沉积到金属负极表面使金属均匀沉积从而减少枝晶的产生，提高电池的 安全性能。以锂金属电池为例，本发明能够解决常规金属负极在循环过程 与电解液反应生成不稳定的固相界面的现象，以及金属负极与电解液反应 产生的死锂从而降低循环性能的现象，利用本发明制备的锂金属负极可以 用于下一代锂金属电池，包括锂-硫、锂-空气电池的生产。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了富勒烯衍生物作为 电解液添加剂的应用，其特征在于，该富勒烯衍生物具体是作为电解液添 加剂添加至金属电池的电解液中。
作为本发明的进一步优选，所述富勒烯衍生物具体是作为单组分添加 剂或是与其他成分配合组成多成分的电解液添加剂，添加至金属电池的电 解液中的；其中，所述其他成分为氟化碳酸酯、硝酸锂、多硫化锂、氟化 锂、碳酸亚乙烯酯中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选，所述富勒烯衍生物具体为富勒烯多氯化物， 富勒烯多氟化物，富勒烯多溴代物，富勒烯多碘化物，富勒烯多硝基化物， 富勒烯多羧酸化物，富勒烯多酯基化物，富勒烯多羟基化物，富勒烯多氨 基化物，富勒烯多哌嗪化物，富勒烯多磺酰胺化物中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选，所述富勒烯衍生物添加剂在电解液中的浓 度为0.1mM-100mM，优选为1mM。
按照本发明的另一方面，本发明提供了一种金属电池，包括正极材料、 负极材料、隔膜及电解液，其特征在于，所述电解液主要由电解液添加剂 和基质电解液构成，所述电解液添加剂包括富勒烯衍生物。
作为本发明的进一步优选，所述富勒烯衍生物具体是作为单组分添加 剂或是与其他成分配合组成多成分的电解液添加剂，添加至金属电池的电 解液中的；其中，所述其他成分为氟化碳酸酯、硝酸锂、多硫化锂、氟化 锂、碳酸亚乙烯酯中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选，所述电解液的工作电流为0.01mA cm-2～ 100mA cm-2，优选为0.5mA cm-2。
作为本发明的进一步优选，所述基质电解液选自醚类电解液、酯类电 解液、醚酯混合电解液、离子液体类电解质中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选，所述正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸 锂、锰酸锂、镍钴锰三元、镍钴铝三元、硫、氧气、二氧化碳、空气中的 一种或几种；所述负极材料为金属锂、金属钠、金属钾、金属锌、金属镁、 金属铝中的一种；
所述隔膜选自PP隔膜、PE隔膜、PP/PE/PP隔膜、Al2O3涂层隔膜、玻 璃纤维隔膜、PVDF隔膜、PET/Al2O3隔膜、纤维素隔膜、芳纶隔膜中的一种 或几种。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明可以使 用富勒烯衍生物(C60Xn)作为电解液添加剂，电解液添加剂一方面可以与 金属负极材料反应原位生成一层稳定的钝化膜，从而阻挡金属负极与电解 液的直接接触，减少金属负极的消耗，增加电池的循环寿命，另一方面反 应后的富勒烯会沉积到金属负极表面使金属均匀沉积从而减少枝晶的产 生，提高电池的安全性能。以锂金属电池为例，本发明中的电解液添加剂 一方面可以与锂金属反应原位生成一层稳定的钝化膜，从而阻挡锂金属与 电解液的直接接触，减少锂的消耗，增加电池的循环寿命，另一方面反应 后的富勒烯会沉积到锂金属表面使锂均匀沉积从而减少锂枝晶的产生，提 高电池的安全性能。
由于目前金属负极仍具有化学性质不稳定，循环性能差，容量保持率 低的特点，金属电池还很难进行大规模生产，实现商业化。因此本发明提 供了一种稳定金属负极的电解液添加剂。所述电解液添加剂一方面可以与 金属反应原位生成一层稳定的钝化膜，从而阻挡金属与电解液的直接接触， 减少锂的消耗，增加电池的循环寿命，另一方面反应后的富勒烯会沉积到 金属表面使锂均匀沉积从而减少枝晶的产生，从而使金属表面平整化，提高电池的安全性能。只需在电解液中添加极少量的本发明提出的添加剂， 就能起到上述效果，因此本发明所述方法工艺简单，成本低廉，能够实现 大规模工业化生产，具有极高的商业价值。
本发明所涉及的研究具有相当大的创新性，因为在以往的经验中，富 勒烯并不适合应用在二次电池领域，由于其过于稳定的结构以及较差的溶 解性，使得富勒烯很少被以往的研究所关注。因此，本发明另辟蹊径，使 用新型的富勒烯衍生物添加剂，利用提高了富勒烯在电解液中的溶解性， 此外由于富勒烯衍生物独特的极易与金属单质发生还原反应脱去表面官能 团的特点，从而进一步反应生成特殊的保护膜，此外，脱去表面官能团后 的富勒烯碳笼会在负极表面不平整出均匀沉积，从而使金属表面平整化， 从而减少枝晶的生长，大大提高循环寿命。
此外，本发明还通过优选在富勒烯上引入特定的表面官能团，形成富 勒烯多氯化物、富勒烯多氟化物、富勒烯多溴代物、富勒烯多碘化物、富 勒烯多硝基化物、富勒烯多羧酸化物、富勒烯多酯基化物、富勒烯多羟基 化物、富勒烯多氨基化物、富勒烯多哌嗪化物、富勒烯多磺酰胺化物，这 些富勒烯衍生物均具有优异的溶解性，并且其衍生官能团所涉及元素均能 促进金属表面生成坚固的保护膜，从而起到了很好的保护作用。
附图说明
图1为实施例1使用本发明提出的电解液添加剂在酯类电解液中组装 的对称电池循环数据。
图2为实施例1使用本发明提出的电解液添加剂组装的对称电池循环 后锂片的扫描电镜照片。
图3为实施例2使用本发明提出的电解液添加剂在醚类电解液中组装 的对称电池循环数据。
图4为实施例4使用本发明提出的电解液添加剂在醚类电解液中和硝 酸锂协同作用组装的对称电池循环数据。
图5为实施例5使用本发明提出的电解液添加剂组装的半电池库伦效 率测试图。
图6为实施例9使用本发明提出的电解液添加剂组装的锂-磷酸铁锂全 电池的循环容量图。
图7为实施例13使用本发明提出的电解液添加剂组装的锂-硫全电池 的循环容量图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。
实施例1
将1mM富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)溶于1M六氟磷酸锂的碳酸 乙烯酯和碳酸二乙酯溶液(体积比为1:1)中，完全搅拌至溶解后，使用该 电解液和锂片、隔膜一同组装锂锂对称电池，并在0.5mA cm-2的电流密度下 进行循环测试，如图1所示，在使用了加有添加剂的酯类电解液的实验组 中，对称电池能够稳定循环超过400小时，并且保持较低的过电位，而对 照组则具有较大的过电位，并且无法稳定循环(对照组中的电解液单纯为 1M六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯溶液，体积比为1:1，其他电池 结构及参数设置保持不变)。将上述循环后的对称电池拆开，取出锂片，如 图2所示为加有添加剂的电解液的实验组中的锂片的扫描电镜照片，该锂 片表面均匀沉积了金属锂，并且没有明显枝晶，此外还能看到表面沉积的 富勒烯，从而说明了这种富勒烯衍生物添加剂能够明显抑制枝晶的生长， 提高循环寿命。
实施例2
将1mM富勒烯富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)溶于1M双三氟甲基 磺酰亚胺锂的二氧戊环和乙二醇二甲醚溶液(体积比为1:1)，完全搅拌至 溶解后，使用该电解液和锂片、隔膜一同组装锂锂对称电池，并在1mA cm-2的电流密度下进行循环测试，如图3所示，在使用了加有添加剂的醚类电 解液的实验组中，对称电池能够稳定循环超过400小时，而对照组则具有 较大的过电位，并且无法稳定循环(对照组中的电解液单纯为1M双三氟甲 基磺酰亚胺锂的二氧戊环和乙二醇二甲醚溶液，体积比为1:1，其他电池结 构及参数设置保持不变)。从而说明该添加剂在醚类电解液中也具有显著作 用。
实施例3
所选用的添加剂种类为富勒烯多氯化物(C60Cln)，所选用的电解液为 1M双三氟甲基磺酰亚胺锂的二氧戊环和乙二醇二甲醚溶液(体积比为 1:1)，其余条件均与实施1相同。
实施例4
将1mM富勒烯多氯化物(C60Cln)溶于1M双三氟甲基磺酰亚胺锂的二 氧戊环和乙二醇二甲醚溶液(体积比为1:1)并添加质量分数为1％的硝酸 锂，完全搅拌至溶解后，使用该电解液和锂片、隔膜一同组装锂锂对称电 池，并在1mA cm-2的电流密度下进行循环测试，如图4所示，在使用了加 有添加剂和硝酸锂的醚类电解液的实验组中，对称电池能够稳定循环超过 600小时，而对照组1－3则具有较大的过电位，并且无法稳定循环(对照 组1为不添加任何添加剂的电解液，即单纯为1M双三氟甲基磺酰亚胺锂的 二氧戊环和乙二醇二甲醚溶液体积比为1:1；对照组2为只添加质量分数为 1％的硝酸锂添加剂的电解液；对照组3为只添加1mM富勒烯衍生物添加剂 的电解液，其他电池结构及参数设置保持不变)。从而说明该添加剂可以与 其他添加剂一起协同作用。
实施例5
将1mM富勒烯富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)溶于1M六氟磷酸锂 的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯溶液(体积比为1:1)中，完全搅拌至溶解后， 使用该电解液和锂片、铜片、隔膜一同组装锂铜半电池，并在0.5mA cm-2 的电流密度下进行循环测试，通过每圈锂的沉积剥离量得出库伦效率，如 图5所示，为使用了电解液添加剂的库伦效率测试图，可以发现具有超过 60次的稳定充放电循环，而对照组只有不到30次的循环(对照组中的电解 液单纯为1M六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯溶液，体积比为1:1， 其他电池结构及参数设置保持不变)。从而说明了这种电解液添加剂能够明 显提高锂沉积剥离效率，继而提高金属的性能。
实施例6
所选用的添加剂浓度为10mM，其余与实例5相同。
实施例7
所选用的添加剂种类为富勒烯多溴化物(C60Brn)，其余与实例5相同。
实施例8
所选用的添加剂种类为富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)和氟代碳酸 酯共添加，其余与实例5相同。
实施例9
将1mM富勒烯富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)溶于1M六氟磷酸锂 的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯溶液(体积比为1:1)中，完全搅拌至溶解后， 使用该电解液和锂片、磷酸铁锂极片、隔膜一同组装锂-磷酸铁锂全电池， 并在1C的倍率下进行循环测试，如图6所示，使用了电解液添加剂的锂- 磷酸铁锂全电池可以稳定循环超过200圈，而对照组在循环不到50圈后容 量就开始明显衰减(对照组中的电解液单纯为1M六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯 和碳酸二乙酯溶液，体积比为1:1，其他电池结构及参数设置保持不变)。 从而说明了这种电解液添加剂能够明显提高金属电池的循环性能。
实施例10
所选用的添加剂浓度为20mM，其余与实例9相同。
实施例11
所选用的添加剂种类为富勒烯多羧酸化物(C60(COOH)n)，其余与实例 9相同。
实施例12
所选用的添加剂种类为富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)和多硫化锂 共添加，其余与实例5相同。
实施例13
将1mM富勒烯富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)溶于1M六氟磷酸锂 的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯溶液(体积比为1:1)中，完全搅拌至溶解后， 使用该电解液和锂片、硫极片、隔膜一同组装锂-硫全电池，并在2C的倍 率下进行循环测试，同时进行不同的倍率测试。如图7所示，使用了电解 液添加剂的锂-硫全电池可以稳定循环超过200圈，并且在2C的倍率下发 挥出超过900mAh g-1的容量，而在相同测试条件下，对照组只能发挥出不到 800mAh g-1的容量，并且在循环过程中容量急剧衰减(对照组中的电解液 单纯为1M六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯溶液，体积比为1:1，其 他电池结构及参数设置保持不变)，从而说明了这种电解液添加剂能够明显 提高金属电池的循环性能。
如实例1图1所示，富勒烯添加剂能在酯类电解液中明显提高锂锂对 称电池的循环性能，从而延长锂负极的使用寿命。
如实例2图3所示，富勒烯添加剂也能在醚类电解液中明显提高锂锂 对称电池的循环性能，从而延长锂负极的使用寿命。
如实例4图4所示，富勒烯添加剂能与其他添加剂(如硝酸锂)共同 作用，明显提高锂锂对称电池的循环性能，从而延长锂负极的使用寿命。
如实例5图5所示，富勒烯添加剂能明显提高锂负极的库伦效率。
如实例9图6所示，富勒烯添加剂能够明显提高锂-磷酸铁锂全电池的 使用寿命及循环性能。
如实例13图7所示，富勒烯添加剂能够明显提高锂-硫全电池的使用 寿命及循环性能。
除了上述实施例外，本发明所使用的富勒烯衍生物(C60Xn，n为正整 数)可以是富勒烯多氯化物(C60Cln)，富勒烯多氟化物(C60Fn)，富勒 烯多溴代物(C60Brn),富勒烯多碘化物(C60In)，富勒烯多硝基化物(C60 (NO2)n)，富勒烯多羧酸化物(C60(COOH)n)，富勒烯多酯基化物(C60 (COOEt)n)，富勒烯多羟基化物(C60(OH)n)，富勒烯多氨基化物(C60(NH2)n)，富勒烯多哌嗪化物(C60(C4H10N)n),富勒烯多磺酰胺化物(C60 (SO2NH2)n)中的一种或几种,以上富勒烯衍生物均可依照现有技术合成制 得(例如可参考Carbon 62(2013)413-421，The Journal of Organic Chemistry,2005,70(12):4826-4832，OrganicLetters,2000, 2(23):3663-3665等文献)。显然，以上这些富勒烯衍生物所含有的官能团元素均是对金属表面均匀沉积具有促进作用的元素，本发明中，富勒烯衍 生物最优选为富勒烯多硝基化物(C60(NO2)n)。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用，其特征在于，该富勒烯衍生物具体是作为电解液添加剂添加至金属电池的电解液中，能够与金属负极反应原位生成钝化膜，阻挡金属负极与电解液的直接接触，减少金属负极的消耗；
所述富勒烯衍生物具体为富勒烯多氯化物，富勒烯多氟化物，富勒烯多溴代物，富勒烯多碘化物，富勒烯多硝基化物，富勒烯多羧酸化物，富勒烯多酯基化物，富勒烯多羟基化物，富勒烯多氨基化物，富勒烯多哌嗪化物，富勒烯多磺酰胺化物中的一种或几种；
并且，所述富勒烯衍生物在电解液中的浓度为0.1mM-100mM；
所述金属电池采用的正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元、镍钴铝三元、硫、氧气、二氧化碳、空气中的一种或几种；采用的负极材料为金属锂、金属钠、金属钾、金属锌、金属镁、金属铝中的一种。
2.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述富勒烯衍生物具体是作为单组分添加剂或是与其他成分配合组成多成分的电解液添加剂，添加至金属电池的电解液中的；其中，所述其他成分为氟化碳酸酯、硝酸锂、多硫化锂、氟化锂、碳酸亚乙烯酯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述富勒烯衍生物添加剂在电解液中的浓度为1mM。
4.一种金属电池，包括正极材料、负极材料、隔膜及电解液，其特征在于，所述电解液主要由电解液添加剂和基质电解液构成，所述电解液添加剂包括富勒烯衍生物；富勒烯衍生物还与金属负极反应原位生成钝化膜，能够阻挡金属负极与电解液的直接接触，减少金属负极的消耗；
所述富勒烯衍生物具体为富勒烯多氯化物，富勒烯多氟化物，富勒烯多溴代物，富勒烯多碘化物，富勒烯多硝基化物，富勒烯多羧酸化物，富勒烯多酯基化物，富勒烯多羟基化物，富勒烯多氨基化物，富勒烯多哌嗪化物，富勒烯多磺酰胺化物中的一种或几种；
并且，所述富勒烯衍生物在电解液中的浓度为0.1mM-100mM；
所述正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元、镍钴铝三元、硫、氧气、二氧化碳、空气中的一种或几种；所述负极材料为金属锂、金属钠、金属钾、金属锌、金属镁、金属铝中的一种。
5.如权利要求4所述金属电池，其特征在于，所述富勒烯衍生物具体是作为单组分添加剂或是与其他成分配合组成多成分的电解液添加剂，添加至金属电池的电解液中的；其中，所述其他成分为氟化碳酸酯、硝酸锂、多硫化锂、氟化锂、碳酸亚乙烯酯中的一种或几种。
6.如权利要求4所述金属电池，其特征在于，所述电解液的工作电流为0.01mA cm-2～100mA cm-2。
7.如权利要求6所述金属电池，其特征在于，所述电解液的工作电流为0.5mA cm-2。
8.如权利要求4所述金属电池，其特征在于，所述基质电解液选自醚类电解液、酯类电解液、醚酯混合电解液、离子液体类电解质中的一种或几种。
9.如权利要求4所述金属电池，其特征在于，所述隔膜选自PP隔膜、PE隔膜、PP/PE/PP隔膜、Al2O3涂层隔膜、玻璃纤维隔膜、PVDF隔膜、PET/Al2O3隔膜、纤维素隔膜、芳纶隔膜中的一种或几种。
CN201910459207.8A 2019-05-29 2019-05-29 富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池 Active CN110190326B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910459207.8A CN110190326B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910459207.8A CN110190326B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110190326A CN110190326A (zh) 2019-08-30
CN110190326B true CN110190326B (zh) 2021-08-31

Family

ID=67718755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910459207.8A Active CN110190326B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110190326B (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1732581A (zh) * 2002-10-31 2006-02-08 三菱化学株式会社 锂二次电池的正极材料的添加剂、锂二次电池的正极材料以及采用它的正极和锂二次电池
JP2004234949A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Mitsubishi Chemicals Corp フラーレン類組成物及びそれを用いた電解液を有する電池
JP4797394B2 (ja) * 2004-02-16 2011-10-19 フロンティアカーボン株式会社 フラーレン類表面修飾基材及びその製造方法
JP5008316B2 (ja) * 2006-02-18 2012-08-22 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
JP5303947B2 (ja) * 2008-02-06 2013-10-02 ソニー株式会社 固体電解質および電池
JP5446309B2 (ja) * 2009-02-20 2014-03-19 ソニー株式会社 ゲル状電解質及びこれを用いた電池とその使用方法、並びにゲル状電解質の製造方法
KR101195869B1 (ko) * 2010-07-30 2012-10-30 연세대학교 산학협력단 촉매 연소법을 이용한 다공성 플러렌의 합성방법
JP5585372B2 (ja) * 2010-10-15 2014-09-10 株式会社豊田中央研究所 非水電解液空気電池
JP6144988B2 (ja) * 2013-07-24 2017-06-07 紀本電子工業株式会社 フラーレン溶液およびその製造方法ならびにフラーレン溶液を用いた電池
CN105762403A (zh) * 2016-04-12 2016-07-13 中国科学院大学 基于拓扑结构聚合物电解质的全固态锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN110190326A (zh) 2019-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108232343B (zh) 用于锂离子电池的补锂添加剂、补锂正极及其制备和应用
CN110416615A (zh) 一种抑制锂枝晶生长的电解液及锂电池
CN110911756A (zh) 一种稀释的混合锂盐的锂硫电池电解液
KR20160133521A (ko) 장수명 리튬-이온 배터리
CN108336353A (zh) 一类混合锂/钠离子电池
CN105470473A (zh) 正极活性材料及二次电池
CN110176622B (zh) 一种金属锂二次电池电解液及其制备方法与应用
KR20180124697A (ko) 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지
CN114024024A (zh) 一种电解液添加剂及其应用及其锂金属电池
CN114204119A (zh) 一种含有低极性醚类的混合锂盐的锂硫电池电解液
CN113054256A (zh) 电解液添加剂和电解液以及钠离子电池
CN110190326B (zh) 富勒烯衍生物作为电解液添加剂的应用及相应金属电池
CN116470003A (zh) 一种预锂化负极极片及锂离子电池
CN114497739B (zh) 一种锂二次电池电解液及其应用
CN115000489A (zh) 用于预锂化电极的界面调控液、制备方法及应用
CN109980226B (zh) 一种具有聚酰胺光亮剂层的锌负极及其制备方法和应用
EP3861582B1 (en) Improved rechargeable batteries and production thereof
CN107181001A (zh) 锂离子二次电池电解液添加剂、电解液及其应用
KR102063821B1 (ko) 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지
KR102046538B1 (ko) 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지
CN102683749A (zh) 一种高电压锂离子电池的非水电解液
CN106941191A (zh) 锂离子电池及其非水电解液
CN115051030B (zh) 一种电池电解液及锂离子电池
CN113937356B (zh) 一种电解液及电池
CN112864459B (zh) 一种电解液及其制备方法和二次锂金属电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant