CN115692845A - 一种无卤素可充镁电池电解液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种无卤素可充镁电池电解液及其制备方法和应用。其制备原料包括：三氟甲基磺酸镁和螯合剂，其中，螯合剂由下式所示：

式中，T为氮原子或者O原子，R₁和R₂分别为独立的烷基基团或者氟代烷基基团，M₁、M₂分别为独立的烷基基团或者为氟代烷基基团或者为氢原子。该可充镁电池电解液采用三氟甲基磺酸镁为原料，价格低廉，且不含有卤素元素，避免了对集流体的腐蚀；而且镁沉积‑溶出效率高，过电位低，氧化稳定性高，循环稳定性好；另外，制备简单，仅需要在常温条件下进行反应，反应条件温和，有利于工业化。

Description

一种无卤素可充镁电池电解液及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种无卤素可充镁电池电解液及其制备方法和应用。

背景技术

因为镁在地壳中的储量大，价格低廉以及高的体积比容量(3833mAh cm^-3)，使得可充镁电池已经受到越来越多研究者的关注，被认为是一种非常有前途的储能和转换技术。众所周知，电解液是连接阳极和阴极的桥梁，对可充镁电池的发展和商业化有着极其重要的作用。

目前，随着镁电池的发展，已经开发出了许多种电解液体系，比如，“第一代”电解液(DCC)，“第二代”电解液(APC)和无机氯化镁基电解液(MACC)等等，都极大的推动了镁电池的发展，然而这些电解液大都是通过添加卤素提高电解液的性能(比如降低沉积过电位、增强镁沉积动力学和提高沉积镁可逆性等)，而卤素的添加会带来严重腐蚀集流体的问题，导致氧化稳定性不高。受限于电解液的氧化稳定性较低，现今可成功嵌入镁离子的高电压正极材料较少，阻碍了镁电池的发展。基于此，近年来越来越多研究者致力于开发无腐蚀性的电解质，已经取得了一些成就，如开发出了单碳硼烷(MMC)、氟化烷氧铝酸盐烷氧硼酸盐(Mg[Z(ORF)₄]₂，Z＝Al,B；RF＝氟化烷基)和氟化频哪醇硼酸镁(Mg[B(O₂C₂(CF₃)₄)₂]₂)等电解液体系。上述体系虽然具有较高的氧化稳定性，但它们都需要复杂的合成过程，苛刻的反应条件，而且价格昂贵。

比如公开号为CN110265712B的专利，公开了一种镁电池电解液，包括非水溶剂和溶解于非水溶剂中的电解质盐，电解质盐的化学式为[Mg2X3Mp][HDMSLiYNq]，其中，X选自-1价的卤素离子和类卤素离子中的一种或多种，Y选自-1价的卤素离子和类卤素离子中的一种或多种，M和N为同种或不同种配位剂，p选自1-6中的任意整数，q选自1-6中的任意整数。该专利中的电解液添加了卤素，存在腐蚀集流体的问题。

再比如公开号为CN102916220A的专利，公开了一种具有宽电化学窗口的镁电池电解液，该电解液由新型有机镁盐和非质子极性溶剂组成，所述有机硼镁盐是由以硼为中心的lewis酸R3B和含镁lewis碱R′2-nMgXn复合形成的有机硼镁盐络合物，其中n为0或1，R和R′分别代表氟代芳基、烷基取代芳基、芳基、烷基、或吡咯烷基，X代表卤素；所述溶剂为醚类等非质子极性溶剂或其混合溶剂；该电解液浓度为0.25～1mol/L，电导率为0.5～10mS/cm，能够可逆进行金属镁的沉积-溶出，循环稳定性好，具有宽的电化学窗口(＞3.0V vs.Mg/Mg2+)。该电解液的合成过程比较复杂，反应时间长，且成本高。

因此，一种不含卤素元素，且氧化稳定性高，电化学性能好以及合成方法简单，条件温和的可充镁电池电解液是有必要的。

发明内容

针对以上问题，本发明目的之一在于提供一种无卤素可充镁电池电解液，该电解液是通过螯合剂螯合三氟甲基磺酸镁(Mg(CF₃SO₃)₂)进行反应得到，该电解液不包含卤素，对集流体几乎不存在腐蚀作用；而且合成方法简单，价格低廉，易于大规模工业化生产；而且，该电解液镁沉积-溶出效率高，过电位低，氧化稳定性高以及循环稳定性好。

为了达到上述目的，本发明可以采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种无卤素可充镁电池电解液，其制备原料包括：三氟甲基磺酸镁和螯合剂，其中，螯合剂由式(1)所示：

式(1)中，T为氮原子或者O原子，R₁和R₂分别为独立的烷基基团或者氟代烷基基团，M₁、M₂分别为独立的烷基基团或者为氟代烷基基团或者为氢原子。

本发明另一方面提供一种上述的无卤素可充镁电池电解液的制备方法，其包括：将三氟甲基磺酸镁和螯合剂和/或非水溶剂混合，常温下搅拌24h-48h得无卤素可充镁电池电解液。

本发明再一方面提供一种可充镁电池，其包括上述的无卤素可充镁电池电解液。

本发明有益效果包括：

(1)本发明提供的无卤素可充镁电池电解液采用三氟甲基磺酸镁为原料，价格低廉，且不含有卤素元素，避免了对集流体的腐蚀；而且镁沉积-溶出效率高，过电位低，氧化稳定性高，循环稳定性好；

(2)本发明提供的无卤素可充镁电池电解液的制备简单，仅需要在常温条件下进行反应，反应条件温和，有利于工业化；

(3)本发明提供的无卤素可充镁电池库仑效率接近100％，循环200圈后，容量保持在54mAh g^-1，电化学性能优异。

附图说明

图1为采用本发明所制备电解液以不锈钢箔为工作电极的循环伏安曲线；

图2为采用本发明所制备的电解液在不同工作电极上的线性扫描伏安曲线；

图3为采用本发明所制备电解液以不锈钢箔为工作电极在0.1mA·cm^-2电流密度下的可逆镁沉积/溶解循环曲线和库仑效率；

图4为采用本发明所制备电解液组装的Mg/Mg对称电池在0.1mA·cm^-2电流密度下长期极化性能曲线；

图5为采用本发明所制备电解液组装的Mo₆S₈/Mg全电池的容量和库仑效率曲线图。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本文中使用的术语仅用于描述特定实施例，并且无意于限制本公开。除非在上下文中具有明显不同的含义，否则单数形式的表达包括复数形式的表达。如本文所使用的，应当理解，诸如“包括”、“具有”、“包含”之类的术语旨在指示特征、数字、操作、组件、零件、元件、材料或组合的存在。在说明书中公开了本发明的术语，并且不旨在排除可能存在或可以添加一个或多个其他特征、数字、操作、组件、部件、元件、材料或其组合的可能性。如在此使用的，根据情况，“/”可以被解释为“和”或“或”。

本发明实施例提供一种无卤素可充镁电池电解液，其制备原料包括：三氟甲基磺酸镁和螯合剂，其中，螯合剂由式(1)所示：

式(1)中，T为氮原子或者O原子，R₁和R₂分别为独立的烷基基团或者氟代烷基基团，M₁、M₂分别为独立的烷基基团或者为氟代烷基基团或者为氢原子。

需要说明的是，本发明实施例中的可充镁电池电解液中，镁盐是电解液中Mg²⁺的提供者，是电解液实现镁可逆沉积/溶出过程的关键成分。本发明中以三氟甲基磺酸镁为镁盐，通过对镁离子亲和力更强的氮氧烷基类或者氟代氮氧烷基类螯合剂调剂溶剂化结构，实现了三氟甲基磺酸镁的可逆沉积和溶出得到可充镁电池电解液。另外，如果仅仅是三氟甲基磺酸镁或其他的非亲核镁盐(如双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁和双(六甲基二硅叠氮)镁)溶解在醚类溶剂中形成的电解液，会存在阳极表面形成钝化层，导致无法可逆沉积和溶出镁的缺陷，影响电解液电化学性能，所以本发明中选择使用氮氧烷基类或者氟代氮氧烷基类螯合剂进行螯合调节，可以降低过电位，实现可逆沉积和溶解，提高电化学性能。

还需要说明的是，在上述无卤素可充镁电池电解液中，镁离子的选择不同，对电解液的性能会存在不同的影响，本发明实施例选择三氟甲基磺酸镁作为镁盐，因为其无毒，熔点高，市售纯度高，不含有卤素元素，可以避免对集流体的腐蚀，其原料价格较其他非亲核镁盐(比如双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁)更加低廉；而且与其他非亲核镁盐(比如双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁)相比对水和氧没有那么敏感；除此之外，三氟甲基磺酸镁较其他的非亲核镁盐(比如双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁)相对分子质量更小，阴离子链更短，制备成相应的软包电池后，质量更轻，表明其在镁电池商业化上更具有前景。另外，三氟甲基磺酸镁较其他的非亲核镁盐(比如双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁)制备得到的电解液的电化学性能更加优异，比如与双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁制备的电解液对比，本发明实施例制备的可充镁电池电解液循环稳定性更好，库仑效率更高。

在一些实施例中，上述无卤素可充镁电池电解液中，式(1)中，T为氮原子或者O原子，R₁和R₂分别独立地由CxHyFz表示，其中x、y和z均为整数，x≥1，y≥0，z≥0，且y+z＝2x+2；M₁和M₂分别独立地由CoHpFq表示，其中o、p和q均为整数，且满足o＝0时，p＝1，q＝0；o≥1时，p≥0，q≥0且p+q＝2o+2。在一些具体实施例中，螯合剂可以选择2-甲氧基乙胺、1-甲氧基-2-丙胺、3-甲氧基丙胺、2-乙氧基乙胺、N-(2-甲氧乙基)甲胺、2-氨基-1-甲氧基丁烷、2-丙氧基乙胺、(1,1-二甲基-2-甲氧基乙基)胺、2-氨乙基异丙醚、3-异丙氧基丙胺、N,N'-二甲基乙二胺、N,N'-二乙基乙二胺、乙二胺、N,N'-二异丙基乙二胺和2-(三氟甲氧基)乙烷-1-胺中一种或多种组合。

在一些实施例中，上述无卤素可充镁电池电解液中，三氟甲基磺酸镁的摩尔浓度为0.1mol/L-2mol/L，例如0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.8mol/L、1mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L或2mol/L等。需要说明的是，上述螯合剂既起到三氟甲基磺酸镁的螯合作用，由于其本身为液体，同时也为反应提供了一个液体反应环境；而三氟甲基磺酸镁的浓度则需要在一定浓度环境中，制备的电解液才具有良好的电化学性能；另外，对于三氟甲磺酸镁的浓度选择，如果三氟甲磺酸镁浓度过低，会影响电解液的离子电导率，导致镁离子扩散缓慢；若浓度过高达到饱和状态，电解液会呈浑浊状态。

在一些实施例中，上述无卤素可充镁电池电解液中，制备原料还可以包括非水溶剂。需要说明的是，在非水溶剂中，镁盐溶解度更大，而且加入非水溶剂有利于提高电解液的稳定性。

在一些实施例中，上述添加了非水溶剂的无卤素可充镁电池电解液中，非水溶剂包括醚类溶剂。

在一些实施例中，上述添加了非水溶剂的无卤素可充镁电池电解液中，醚类溶剂包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚中的一种或多种组合；对于组合，可以是两两组合，例如乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚组合、四氢呋喃和乙二醇二甲醚组合、乙二醇二甲醚或三乙二醇二甲醚组合等；也可以是三种组合，例如四氢呋喃、乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚组合，乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚和三乙二醇二甲醚组合，或二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚组合等；当然，也可以是三种以上组合，比如四种或五种等。

在一些实施例中，上述添加了非水溶剂的无卤素可充镁电池电解液中，三氟甲基磺酸镁的摩尔浓度如上所述，优选为0.1mol/L-2mol/L，例如0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.7mol/L、1mol/L、1.3mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L或2mol/L等。

在一些实施例中，上述添加了非水溶剂的无卤素可充镁电池电解液中，螯合剂与非水溶剂的质量比值≥0.05。需要说明的是，螯合剂与非水溶剂的质量比可以是随机任意搭配，但是考虑到螯合剂浓度过低，绝大部分三氟甲磺酸镁会和醚类溶剂结合，在负极表面生成钝化膜，导致不可逆沉积和溶出，所以优选螯合剂与非水溶剂的质量比值≥0.05，即螯合剂与非水溶剂的质量比为(1：0)-(1:20)，例如，螯合剂与非水溶剂的质量比可以为1:1、1:5、1:10、1:15或1:20等。

本发明另一实施例提供一种上述的无卤素可充镁电池电解液的制备方法，该制备方法条件温和，制备简单。

在一些实施例中，当制备原料不包含非水溶剂时，制备方法包括：将上述三氟甲基磺酸镁和上述螯合剂常温下混合搅拌即得可充镁电池电解液。

在一些实施例中，当制备原料包含非水溶剂时，制备方法包括：将三氟甲基磺酸镁、非水溶剂和螯合剂常温下混合搅拌即得可充镁电池电解液；在一些具体实施例中，为了防止保证混合过程中能够充分反应，先将三氟甲基磺酸镁与非水溶剂充分混合，然后与螯合剂混合搅拌即得可充镁电池电解液。

在一些实施例中，上述无卤素可充镁电池电解液的制备方法中(包含非水溶剂或不包含非水溶剂)，可以使用磁石或搅拌器进行搅拌，具体可以根据需要进行选择。

在一些实施例中，上述无卤素可充镁电池电解液的制备方法中(包含非水溶剂或不包含非水溶剂)，常温下混合搅拌的时间可以根据反应情况进行调整，优选24h-48h，比如25h、30h、35h、40h或45h等，在此搅拌时间下，可以使得反应充分完成。

在一些实施例中，上述无卤素可充镁电池电解液的制备方法中(包含非水溶剂或不包含非水溶剂)，反应在惰性气氛下进行，水氧含量均低于0.01ppm。具体地，为了防止反应过程中，制备原料与氧气和水发生反应，可以将制备原料置于惰性气氛下以及水氧含量均低于0.01ppm的环境中进行反应。

本发明再一实施例提供一种可充镁电池，其包括上述的无卤素可充镁电池电解液。具体地，将本发明中的可充镁电池电解液搭配上镁电池正极材料和负极材料可以组装成电池，组装成的电池电学性能优异。需要说明的是，镁电池正极材料为本领域所已知的材料，负极材料为本领域所已知的材料，比如镁箔或者镁合金。

在一些具体实施例中，在以不锈钢为集流体，Mg为负极组装的电池中镁可逆沉积溶出的库仑效率可达97％；在电流密度为0.1mA·cm^-2时，电池可稳定循环1000小时；在一些具体实施例中，以Mo₆S₈为正极，Mg为负极组装的电池中，在电流密度为0.6C时，库仑效率接近100％，循环200圈后，容量保持在54mAhg^-1。

为了更好地理解本发明，下面结合具体示例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的示例。

一、电解液及电池制备

以下实施例中，所有操作步骤均在充满氩气的手套箱中进行，水和氧含量均低于0.01ppm。

实施例1

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚混合，称取1.6122gMg(CF₃SO₃)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789g 2-甲氧基乙胺，其中2-甲氧基乙胺与混合溶剂的质量比为1:5。

实施例2

向试剂瓶中加入10mL乙二醇二甲醚，称取1.6122g Mg(CF₃SO₃)₂加入上述溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789g2-甲氧基乙胺，其中2-甲氧基乙胺与溶剂的质量比为1:5。

实施例3

向试剂瓶中加入10mL二乙二醇二甲醚，称取1.6122g Mg(CF₃SO₃)₂加入上述溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789g 2-甲氧基乙胺，其中2-甲氧基乙胺与溶剂的质量比为1:5。

实施例4

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚混合，称取1.6122gMg(CF₃SO₃)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789g2-乙氧基乙胺，其中2-乙氧基乙胺与混合溶剂的质量比为1:5。

实施例5

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚混合，称取1.6122gMg(CF₃SO₃)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789gN-丙基亚乙基二胺，其中N-丙基亚乙基二胺与混合溶剂的质量比为1:5。

实施例6

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚混合，称取1.6122gMg(CF₃SO₃)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789gN,N'-二异丙基乙二胺二胺，其中N,N'-二异丙基乙二胺与混合溶剂的质量比为1:5。

实施例7

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚混合，称取1.6122gMg(CF₃SO₃)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789gN,N'-二甲基乙二胺，其中N,N'-二甲基乙二胺与混合溶剂的质量比为1:5。

实施例8

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚混合，称取0.8061gMg(CF₃SO₃)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入3.5578g 2-甲氧基乙胺，其中2-甲氧基乙胺与混合溶剂的质量比为1:1。

实施例9

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚混合，称取6.4489gMg(CF₃SO₃)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入3.5578g 2-甲氧基乙胺，其中2-甲氧基乙胺与混合溶剂的质量比为1:1。

对比例1

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚和5ml二乙二醇二甲醚，称取2.9229gMg(TFSI)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789g2-甲氧基乙胺，其中2-甲氧基乙胺与溶剂的质量比为1:5。

对比例2

向试剂瓶中加入5ml乙二醇二甲醚，称取2.9229gMg(TFSI)₂加入上述混合溶剂中，室温磁力搅拌反应24h，然后加入1.7789g2-甲氧基乙胺，其中2-乙氧基乙胺与溶剂的质量比为1:5。

二、电解液性能测试

以下实施例中，电解液性能测试方法如下：

(a)电导率测试

电解液的电导率利用电化学阻抗谱(CHI660E电化学工作站)进行测试；以不锈钢箔(14mm)电极为参比电极、工作电极和对电极；其测试时的电压为5mV，频率范围设置为1MHz-0.01Hz；测试温度为30℃。

(b)可逆镁沉积溶出性能和氧化稳定性测试

电解液的可逆镁沉积溶解性能和氧化稳定性分别通过循环伏安法和线性扫描伏安法测试得到；采用两电极体系，以镁片(14mm)电极为参比电极和对电极，不同集流体(12mm)电极为工作电极；对于循环伏安法，其测试时的电位范围为-0.8V-2.0V，扫速为25mV/s，从开路电压负方向扫描；对于线性扫描伏安法，其测试时的电位范围为开路电压-4V，扫速为1mV/s。

(c)镁可逆沉积溶出库仑效率

镁在电解液中的沉积-溶出循环效率及充放电特征等通过组装CR2032扣式电池来进行测试；以镁片(14mm)电极为对电极和参比电极，以不锈钢为工作电极；整个测试过程在新威充放电测试系统上进行；电流密度为0.1mAcm^-2。

(d)极化性能测试

镁在电解液中的长期循环稳定性通过组装CR2032扣式电池来进行测试；工作电极、对电极和参比电极均采用打磨光亮的镁片(14mm)；整个测试过程在新威充放电测试系统上进行；电流密度为0.1mAcm^-2。

(e)全电池性能测试

以镁片(14mm)电极为对电极和参比电极，以Mo₆S₈为正极组装CR2032扣式电池进行测试，电流密度为0.6C。

采用上述测试方法对实施例1至实施例6所制备的电解液进行测试，测试结果如下所示：

实施例1所制备的电解液测试情况如下如所示：

(a)实施例1所制备的电解液的离子电导率为4.3mS·cm^-1；

(b)实施例1所制备的电解液以不锈钢为工作电极，Mg为负极组装的扣式电池可实现镁的可逆沉积和溶出，基本无活化过程(参见图1)；

(c)实施例1所制备的电解液在不锈钢箔、铜箔、钼箔和碳布上的氧化稳定电位(vs.Mg/Mg²⁺)分别为3.4V、2.7V、2.0V和1.6V(参见图2)，结果表明所述电解液氧化稳定性高，可满足使用要求；

(d)实施例1所制备的电解液在不锈钢为集流体的电池中镁可逆沉积溶出的库仑效率可达97％；在电流密度为0.1mA·cm^-2时，电池可稳定循环1000小时，极化电位略有增加(参见图3)；

(e)实施例1所制备的电解液组装的Mg/Mg对称电池在0.1mA·cm^-2电流密度下长期极化性能曲线如图4所示。

(f)实施例1所制备的电解液以Mo₆S₈为正极组装全电池，在电流密度为0.6C时，库仑效率接近100％，循环200圈后，容量保持在54mAh g^-1(参见图5)。

实施例2至实施例9所制备的电解液的测试情况如下表1所示。需要说明的是，下表1中的平均库仑效率是在实施例或对比例对应的循环时间下的平均库仑效率。

表1实施例2至9及对比例1、2所制备的电解液的电化学性能

从上表1可知，当只有一种溶剂时(实施例2和实施例3)，离子电导率会有所略微下降，使用二乙二醇二甲醚时氧化稳定性最高，可达3.9V以上；其次当镁盐浓度降低时(0.25M)，离子电导率也会有所降低，而氧化稳定性和平均库仑效率与其他组相差不大，螯合剂量的增加(3.5578g)也会影响其循环性能(实施例8)；适当增加镁盐浓度时(2M)，离子电导率会有所提升，其他性能变化不大(实施例9)；当螯合剂分别替换为2-乙氧基乙胺、N-丙基亚乙基二胺、N,N'-二甲基乙二胺和N,N'-二异丙基乙二胺时，所配制电解液的氧化稳定性和循环性能都和使用2-甲氧基乙胺差不多(实施例4、实施例5、实施例6和实施例7)；而当镁盐更换为双(三氟甲磺酰基)酰亚胺镁时(对比例1和对比例2)，所配制电解液的平均库仑效率和循环性能比相应的三氟甲基磺酸镁电解液显著降低(实施例1)。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种无卤素可充镁电池电解液，其特征在于，其制备原料包括：三氟甲基磺酸镁和螯合剂，其中，螯合剂由式(1)所示：

式(1)中，T为氮原子或者O原子，R₁和R₂分别为独立的烷基基团或者氟代烷基基团，M₁、M₂分别为独立的烷基基团或者为氟代烷基基团或者为氢原子。

2.根据权利要求1所述的无卤素可充镁电池电解液，其特征在于，式(1)中，R₁和R₂分别独立地由CxHyFz表示，其中x、y和z均为整数，x≥1，y≥0，z≥0且y+z＝2x+2；M₁和M₂分别独立地由CoHpFq表示，其中o、p和q均为整数，且满足o＝0时，p＝1，q＝0；o≥1时，p≥0，q≥0且p+q＝2o+2。

3.根据权利要求1所述的无卤素可充镁电池电解液，其特征在于，螯合剂包括2-甲氧基乙胺、1-甲氧基-2-丙胺、3-甲氧基丙胺、2-乙氧基乙胺、N-(2-甲氧乙基)甲胺、2-氨基-1-甲氧基丁烷、2-丙氧基乙胺、(1,1-二甲基-2-甲氧基乙基)胺、2-氨乙基异丙醚、3-异丙氧基丙胺、N,N'-二甲基乙二胺、N,N'-二乙基乙二胺、乙二胺、N,N'-二异丙基乙二胺和2-(三氟甲氧基)乙烷-1-胺中一种或多种组合。

4.根据权利要求1、2或3所述的无卤素可充镁电池电解液，其特征在于，制备原料还包括非水溶剂，非水溶剂包括醚类溶剂。

5.根据权利要求4所述的无卤素可充镁电池电解液，其特征在于，醚类溶剂包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1、2或3所述的无卤素可充镁电池电解液，其特征在于，三氟甲基磺酸镁的摩尔浓度为0.1mol/L-2mol/L。

7.根据权利要求4所述的无卤素可充镁电池电解液，其特征在于，三氟甲基磺酸镁的摩尔浓度为0.1mol/L-2mol/L，螯合剂与非水溶剂的质量比值≥0.05。

8.根据权利要求1、2、3或6所述的无卤素可充镁电池电解液的制备方法，其特征在于，包括：将三氟甲基磺酸镁和螯合剂混合，常温下搅拌24h-48h得无卤素可充镁电池电解液。

9.根据权利要求4、5或7所述的无卤素可充镁电池电解液的制备方法，其特征在于，包括：

将三氟甲基磺酸镁、非水溶剂和螯合剂混合，常温下搅拌24h-48h得无卤素可充镁电池电解液。

10.可充镁电池，其特征在于，包括权利要求1至7中任一权利要求所述的无卤素可充镁电池电解液。

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