CN115939521A

CN115939521A - 含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液及锂金属电池

Info

Publication number: CN115939521A
Application number: CN202310146888.9A
Authority: CN
Inventors: 周飞; 周莉莎; 徐文善; 张跃钢; 张豪杰; 申晨彤; 赵国猛; 刘倩; 周胜强; 黄俊杰
Original assignee: Anhui Mengwei New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Mengwei New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-22
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2043-02-22
Also published as: CN115939521B

Abstract

本发明揭示了一种含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液及锂金属电池。所述锂金属电池用电解液包括有机溶剂、电解质盐以及功能添加剂，其中，所述有机溶剂包括醚类溶剂、羧酸酯类溶剂和氟代烷类溶剂，所述电解质盐包括锂盐，所述功能添加剂包括成膜添加剂和稀土硼酸盐。本发明提供的锂金属电池用电解液，将无机稀土硼酸盐作为混合溶剂电解液的添加剂，稀土阳离子独特的4f轨道电子和4f空轨道在与配体发生相互作用时会形成复杂多样的配位结构，从而影响电解液中锂离子的溶剂化结构，使稀土硼酸盐在混合溶剂电解液中具有良好的溶解性，提升电池稳定性。

Description

含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液及锂金属电池

技术领域

本发明涉及一种电池电解液，特别涉及一种低内阻、宽工作温区、长循环锂金属电池用电解液及锂金属电池，属于锂金属电池技术领域。

背景技术

随着电动汽车产业的发展，对动力电池能量密度的要求也在不断提高，而传统的锂离子电池基于正负极材料计算的理论能量密度仅为390 Wh/kg，在实际中由于集流体等非活性物质的存在，其能量密度极限仅为300 Wh/kg。因此，研发并生产一种具有更高理论能量密度的体系，实现电池能量密度的跨越式提升对动力电池来说是十分迫切的。

锂金属负极由于优异的性能吸引了广泛的关注，但是将锂金属负极应用在锂离子电池体系中并非一项简单的工作，早期将锂金属负极商业化的皆因为锂金属负极的安全性问题折戟沉沙。究其原因，主要是在充电的过程中非均匀的锂沉积导致锂枝晶的持续生长，最终刺穿隔膜，引起正负极短路。此外，在循环过程中金属锂负极与电解液之间持续的副反应会导致电池的库伦效率的显著降低，巨大的体积膨胀则是锂金属负极面临的另一个难题，在反复的充放电过程中，锂金属在负极的沉积并非致密结构，而是具有许多空隙的疏松结构，负极的体积不断膨胀，导致锂金属电池的容量及库伦效率迅速衰减。当前，锂金属电池作为动力电池实现商业化还未成熟。

针对上述现象，专利CN113394452A公开了锂金属电池用电解液及锂金属电池，锂金属电池用电解液采用高离子电导率、高沸点高闪点的混合溶剂体系，使电解液具有适中的离子电导率和粘度，在宽温度区间下处于稳定状态，不至于发生分解造成电池内部产气增压；但其还存在内阻较大，循环寿命不佳等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液及锂金属电池，以克服现有技术中存在的不足。

为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：

本发明提供了一种含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液，包括有机溶剂、电解质盐以及功能添加剂，其中，所述有机溶剂包括醚类溶剂、羧酸酯类溶剂和氟代烷类溶剂，所述电解质盐包括锂盐，所述功能添加剂包括成膜添加剂和稀土硼酸盐。

进一步地，所述含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液包括：50-70 wt%有机溶剂、1-15 wt%电解质盐以及1-15 wt %功能添加剂，其中，所述有机溶剂包括1-60wt%醚类溶剂、1-30 wt%羧酸酯类溶剂和1-30 wt%氟代烷类溶剂，所述电解质盐包括浓度为0.8-1.8mol/L的锂盐，所述功能添加剂包括1-8 wt%成膜添加剂和1-7wt%稀土硼酸盐。

进一步地，所述锂盐的浓度为0.8-1.8 mol/L。

进一步地，所述有机溶剂的离子电导率为1-15mS/cm。

进一步地，所述锂金属电池用电解液的离子电导率为5-20 mS/cm、粘度为5-10mPa·s，且能够在-40-55 ℃下处于稳定状态。

本发明还提供了一种锂金属电池，包括前述的锂金属电池用电解液。

进一步地，所述锂金属电池的能量密度为400-500 wh/kg、内阻小于10 mΩ，循环圈数大于200圈。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种锂金属电池用电解液，通过引入稀土硅酸盐，不仅解决了电芯内阻大的问题，而且使电芯的循环寿命得到了大幅度提高；并在电解液对溶剂体系（醚类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟代烷类溶剂）及各类功能添加剂的选择以及加入的量，使电池达到了优异的电化学性能，锂金属电池的能量密度能达到400-500 Wh/kg、内阻小于10mΩ，循环圈数大于200圈。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请中实施例1、实施例6、对比例2及对比例7配置的锂金属电解液制备获得的软包金属电芯的能量密度循环趋势图。

图2是本申请中实施例1、实施例3、实施例4、实施例7、实施例9、对比例1、对比例4及对比例6配置的锂金属电解液制备获得的软包金属电芯于不同温度下放电容量-电压图。

图3是本申请中实施例5、实施例8、对比例3及对比例5配置的锂金属电解液制备获得的软包金属电芯的能量密度-电压图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本发明实施例的一个方面提供了一种含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液，包括有机溶剂、电解质盐以及功能添加剂，其中，所述有机溶剂包括醚类溶剂、羧酸酯类溶剂和氟代烷类溶剂，所述电解质盐包括锂盐，所述功能添加剂包括成膜添加剂和稀土硼酸盐。

在一些优选实施例中，所述含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液包括：50-70wt%有机溶剂、1-15 wt%电解质盐以及1-15 wt %功能添加剂，其中，所述有机溶剂包括1-60wt%醚类溶剂、1-30 wt%羧酸酯类溶剂和1-30 wt%氟代烷类溶剂，所述电解质盐包括浓度为0.8-1.8mol/L的锂盐，所述功能添加剂包括1-8 wt%成膜添加剂和1-7 wt%稀土硼酸盐。

在一些优选实施例中，所述醚类溶剂可以包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丁基苯基醚、异丙醚，正丙醚、二甘醇二甲醚、苯甲醚、二丁醚等中的任意一种或两种以上的组合，但不局限于此。

在一些优选实施例中，所述羧酸酯类溶剂可以包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、二氟乙酸乙酯、三氟乙酸乙酯、七氟丁酸乙酯等中的任意一种或两种以上的组合，但不局限于此。

在一些优选实施例中，所述氟代烷类溶剂可以包括1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷、氟代十二烷、全氟己基碘烷、1,2-二溴四氟乙烷、六氟环氧丙烷、八氟环丁烷、1,4-二溴八氟丁烷等中的任意一种或两种以上的组合，但不局限于此。

本发明实施例提供的一种锂金属电池用电解液采用高离子电导率（5-20 mS/cm）的混合溶剂体系（醚类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟代烷类溶剂），使电解液具有适中的离子电导率（5-20 mS/cm）和粘度（5-10 mPa·s），在宽温度区间（-40-55 ℃）下处于稳定状态，不致于发生分解造成电池内部短路失效。

在一些优选实施例中，所述锂盐可以包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂等中的任意一种或两种以上的组合，但不局限于此。

在一些优选实施例中，所述锂盐的浓度为0.8-1.8 mol/L。

在一些优选实施例中，所述有机溶剂的离子电导率为1-15mS/cm。

在一些优选实施例中，所述锂金属电池用电解液的离子电导率为5-20 mS/cm、粘度为5-10 mPa·s，且能够在-40-55 ℃下处于稳定状态。

在一些优选实施例中，所述成膜添加剂可以包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、硫酸亚乙酯、4-丙基硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、甲烷二磺酸亚甲酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双乙二酸硼酸锂等中的任意一种或两种以上的组合，但不局限于此。

本发明实施例提供的一种锂金属电池用电解液在电解液中含有氟代烷类溶剂、成膜添加剂，使正负极与电解液的界面形成钝化层，可以抑制电解液溶剂的持续分解和保护电极的结构稳定。

在一些优选实施例中，所述稀土硼酸盐中的稀土元素为镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中任意一种或两种以上的组合。

本发明实施例提供的一种锂金属电池用电解液，将无机稀土硼酸盐作为混合溶剂电解液的添加剂，稀土阳离子独特的4f轨道电子和4f空轨道在与配体发生相互作用时会形成复杂多样的配位结构，从而影响电解液中锂离子的溶剂化结构，使稀土硼酸盐在混合溶剂电解液中具有良好的溶解性，提升电池稳定性。

本发明实施例的另一个方面提供了一种锂金属电池，包括前述的锂金属电池用电解液。

在一些优选实施例中，所述锂金属电池的能量密度为400-500 wh/kg、内阻小于10mΩ，循环圈数大于200圈。

本发明实施例提供的锂金属电池用电解液在电解液通过对溶剂体系（醚类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟代烷类溶剂）及各类功能添加剂的选择以及加入的量控制，使电池达到了优异的电化学性能，锂金属电池的能量密度能达到400-500 Wh/kg、内阻小于10mΩ，循环圈数大于200圈。

实施例1

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将4.5 g乙二醇二甲醚、2.3 g丙酸甲酯、1.8g1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，将1.3 g浓度为0.8 mol/L锂的双二氟磺酰亚胺锂、0.15 g的二氟草酸硼酸锂和0.18 g的硼酸镧缓缓加入该有机溶剂中，并在磁力搅拌器上搅拌均匀得到低内阻宽温度区间长循环型锂金属电解液。

实施例2

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将5.2 g乙二醇二乙醚、1.7 g丙酸乙酯、1.1g八氟环丁烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.2 g 浓度为1 mol/L的六氟磷酸锂、0.19 g的双乙二酸硼酸锂和0.22 g的硼酸钕缓缓加入该有机溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到低内阻宽温度区间长循环型锂金属电解液。

实施例3

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将4.9 g二甘醇二甲醚、1.3 g乙酸乙酯、1.25 g六氟环氧丙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1 g 浓度为1.3 mol/L的四氟硼酸锂、0.18 g的二氟磷酸锂和0.2 g的硼酸铈缓缓加入混合溶剂中，并在磁力搅拌器上搅拌均匀得到低内阻宽温度区间长循环型锂金属电解液。

实施例4

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将5.5 g苯甲醚、1.3 g丙酸丙酯、1.55 g 1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.4 g 浓度为0.9 mol/L的双三氟甲基磺酰亚胺锂、0.45g的二氟草酸硼酸锂和0.5g的硼酸铽缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

实施例5

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将2.5 g乙二醇二甲醚和2.5 g异丙醚、1.17g三氟乙酸乙酯、1.55 g 1,2-二溴四氟乙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.35 g 浓度为1.3 mol/L的硝酸锂、0.45g的1,3-丙磺酸内酯和0.45 g的硼酸镱缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

实施例6

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将5 g二丁醚、1.36 g乙酸乙酯、1.55 g 1,4-二溴八氟丁烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1 g 浓度为1.5mol/L的六氟磷酸锂、0.41 g的碳酸亚乙烯酯和0.29 g的硼酸钕缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

实施例7

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将5.8 g乙二醇二甲醚、2.0 g乙酸丙酯、1.71 g 氟代十二烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.26 g 浓度为1.8 mol/L的六氟磷酸锂、0.34 g的二氟磷酸锂和0.27 g的硼酸镧缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

实施例8

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将6.3 g乙二醇二甲醚、2.7 g三氟乙酸乙酯、1.8 g 1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.42g 浓度为1.4 mol/L的六氟磷酸锂、0.46 g的二氟磷酸锂和0.25 g的硼酸钕缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

实施例9

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将6.4 g乙二醇二甲醚、3.1 g丙酸乙酯、1.57 g 1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.5 g 浓度为1 mol/L的六氟磷酸锂、0.5 g的双乙二酸硼酸锂和0.3 g的硼酸镱缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

对比例1

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将1 g氟代碳酸乙烯酯、5 g碳酸甲乙酯、2 g丙酸乙酯、2 g六氟环氧丙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将0.9 g浓度为0.75 mol/L的六氟磷酸锂、0.25g的双乙二酸硼酸锂和0.45 g的硼酸钕缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

对比例2

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将5 g碳酸甲乙酯、2 g丙酸乙酯、2 g六氟环氧丙烷混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1 g 浓度为0.95 mol/L的六氟磷酸锂、0.4 g的双乙二酸硼酸锂和0.3 g的硼酸钕缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

对比例3

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将5 g碳酸二甲酯、2 g丙酸乙酯、2 g乙二醇二甲醚混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.5 g 浓度为1.2 mol/L的硝酸锂、0.43 g的碳酸亚乙烯酯和0.27 g的硼酸钕缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

对比例4

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将5.2 g碳酸二甲酯、2.2 g丙酸乙酯、2 g乙二醇二甲醚混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将1.5 g 浓度为1.2mol/L的硝酸锂、0.5 g的碳酸亚乙烯酯缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

对比例5

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，2.5 g将碳酸乙烯酯、6 g碳酸二乙酯的混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将2.0 g 浓度为1 mol/L的六氟磷酸锂、0.2 g的双乙二酸硼酸锂缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

对比例6

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将2.5 g碳酸乙烯酯、6.5 g碳酸二乙酯的混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将2.0 g 浓度为1 mol/L的六氟磷酸锂、0.2 g的双乙二酸硼酸锂和0.27 g的硼酸钕缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

对比例7

配置电解液：在充满氩气的手套箱中，将3 g碳酸乙烯酯、6 g碳酸二乙酯混合获得混合溶剂，将该混合溶剂作为有机溶剂，然后将2.0 g 浓度为1 mol/L的六氟磷酸锂缓缓加入混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌均匀得到锂金属电解液。

分别以实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9和对比例1、2、3、4、5、6、7中配制的锂金属电解液作为电解液制备软包锂金属电芯：

1）正极片的制备：低露点条件下（-40 ℃），在NMP溶剂中将LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂与导电剂(SP)、粘接剂(PVDF)按重量比97:1.5:1.5的重量比混合均匀，真空高速搅拌制成正极浆料；将浆料均匀涂敷在10 μm的铝箔上，制备极片；将极片在真空85 ℃环境下烘干，并经辊压分切制片得到正极片；

2）负极片的制备：在充满氩气的手套箱中，将锂带用模切机冲切成标准形状，对其表面进行抛光打磨处理，再辊压平整得到负极片；

3）电芯的制备：将制备得到的正极片、负极片与厚度为19 μm的聚乙烯隔膜依次层叠片制成一个方形的电芯，并将该电芯装入软包电池壳体(材质为铝塑膜)，然后在真空环境下注入实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9对比例1、2、3、4、5、6、7中配置的锂金属电解液，封装后经静置、化成、除气、老化和分容，最后分别得到软包锂金属电芯。

分别对基由实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9对比例1、2、3、4、5、6、7中配制的锂金属电解液和制备获得的软包金属电芯进行性能检测，检测方法如下：

1）能量密度检测：于25 ℃条件下，将由实施例1-9和对比例1-7制备的软包锂金属电芯按0.2 C恒流恒压充电至4.3 V，截止电流0.05 C；然后搁置10分钟后；再按0.5 C恒流放电至3.0 V，记录该条件下的放电能量，用放电能量（Wh）除以电芯质量（kg）得到电芯的能量密度（Wh/kg）；

2）循环能力检测：于25 ℃条件下，将由实施例1-9和对比例1-7制备的软包锂金属电芯按0.2 C恒流恒压充电至4.3 V，截止电流0.05 C；然后搁置10分钟后；再按0.5 C恒流放电至3.0 V，记录当容量衰减至标称容量80 %时的循环圈数；

3）不同温度放电检测：于25 ℃条件下，将由实施例1-9和对比例1-7制备的软包锂金属电芯按0.2 C恒流恒压充电至4.3 V，截止电流0.05 C；然后放在高低温测试柜中，设置不同温度（该温度下静置2 h），用0.5 C恒流放电至3.0 V（低温下降低截止电压到2.0 V，保证电芯能正常放电），分别记录电芯于-40 ℃、-20 ℃、0 ℃、25 ℃、55 ℃下的放电容量，放电容量满足25 ℃时的60%判定为可以工作；

4）内阻检测：于25 ℃条件下，用内阻仪将基由实施例1-9和对比例1-7制备的软包锂金属电芯进行内阻测试，并记录内阻数据；

5）电导率检测：于25 ℃条件下，用电导率将基由实施例1-9和对比例1-7制备的锂金属电池电解液进行电导率测试，并记录内阻数据；

6）粘度检测：于25 ℃条件下，用粘度测试仪将基由实施例1-9和对比例1-7制备的锂金属电池电解液进行粘度测试，并记录内阻数据。

基由实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9和对比例1、2、3、4、5、6、7配置的电解液和软包电池具体检测数据如表1、图1、2、3所示。

表1为1、2、3、4、5、6、7、8、9和对比例1、2、3、4、5、6、7的软包电池性能参数

由上表可知，本发明实施例提供的锂金属电池用电解液在电解液通过对溶剂体系（醚类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟代烷类溶剂）及各类功能添加剂的选择以及加入的量控制，使电池达到了优异的电化学性能，锂金属电池的能量密度能达到400-500 Wh/kg、内阻小于10mΩ，循环圈数大于200圈。

基由实施例1、实施例6、对比例2及对比例7配置的锂金属电解液制备获得的软包金属电芯的能量密度循环趋势，如图1所示，实施例电芯能量密度提升的同时，循环寿命得到大幅度提升。

基由实施例1、实施例3、实施例4、实施例7、实施例9、对比例1、对比例4及对比例6配置的锂金属电解液制备获得的软包金属电芯于不同温度下放电容量-电压，如图2所示，实施例电芯不同温度下的放电容量明显优于对比例。

基由实施例5、实施例8、对比例3及对比例5配置的锂金属电解液制备获得的软包金属电芯的的能量密度-电压，如图3所示，实施例电芯能量密度优于对比例。

此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。

尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/ 或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims

1.一种含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液，其特征在于包括有机溶剂、电解质盐以及功能添加剂，其中，所述有机溶剂包括醚类溶剂、羧酸酯类溶剂和氟代烷类溶剂，所述电解质盐包括锂盐，所述功能添加剂包括成膜添加剂和稀土硼酸盐。

2.根据权利要求1所述的含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液包括50-70 wt%有机溶剂、1-15 wt%电解质盐以及1-15 wt %功能添加剂，其中，所述有机溶剂包括1-60 wt%醚类溶剂、1-30 wt%羧酸酯类溶剂和1-30 wt%氟代烷类溶剂，所述电解质盐包括浓度为0.8-1.8 mol/L的锂盐，所述功能添加剂包括1-8 wt%成膜添加剂和1-7 wt%稀土硼酸盐。

3.根据权利要求1或2所述的含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述醚类溶剂包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丁基苯基醚、异丙醚，正丙醚、二甘醇二甲醚、苯甲醚、二丁醚中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1或2所述的含有稀土硼酸盐的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述羧酸酯类溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、二氟乙酸乙酯、三氟乙酸乙酯、七氟丁酸乙酯中的任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1或2所述的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述氟代烷类溶剂包括1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷、氟代十二烷、全氟己基碘烷、1,2-二溴四氟乙烷、六氟环氧丙烷、八氟环丁烷、1,4-二溴八氟丁烷中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1或2所述的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的任意一种或两种以上的组合。

7.根据权利要求1或2所述的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述锂盐的浓度为0.8-1.8 mol/L。

8.根据权利要求1或2所述的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述有机溶剂的离子电导率为1-15mS/cm；和/或，所述锂金属电池用电解液的离子电导率为5-20 mS/cm、粘度为5-10 mPa·s，且能够在-40-55 ℃下处于稳定状态。

9.根据权利要求1或2所述的锂金属电池用电解液，其特征在于：所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、硫酸亚乙酯、4-丙基硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、甲烷二磺酸亚甲酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双乙二酸硼酸锂中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述稀土硼酸盐中的稀土元素为镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中任意一种或两种以上的组合。

10.一种锂金属电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述电解液包括权利要求1-9中任一项所述的锂金属电池用电解液；优选的，所述锂金属电池的能量密度为400-500wh/kg、内阻小于10 mΩ，循环圈数大于200圈。