CN115954545A

CN115954545A - 一种提升倍率性能的复合添加剂、电解液及锂金属电池

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Publication number: CN115954545A
Application number: CN202310112318.8A
Authority: CN
Inventors: 周飞; 周莉莎; 李国庆; 张跃钢
Original assignee: Anhui Mengwei New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Mengwei New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-14
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2043-02-14
Also published as: CN115954545B

Abstract

本发明公开了一种提升倍率性能的复合添加剂、电解液及锂金属电池。所述提升倍率性能的复合添加剂包括偏硫酸铝衍生物和功能性添加剂；所述偏硫酸铝衍生物的结构式如下所示：

其中，R₁、R₂均独立地选自‑CF₃、‑CHF₂、‑CH₂F、‑N‑C₂H₆、甲基、羟基、烷基中的任意一种或两种以上的组合。本发明通过合成偏硫酸铝衍生物电解液添加剂，并搭配相关功能性添加剂，形成高性能复合添加剂，通过添加剂的功能团的协同作用，调控SEI形成高Li⁺电导率的组分，提升Li⁺的迁移速率，在电池性能上表现出优异的倍率性能和循环性能。

Description

一种提升倍率性能的复合添加剂、电解液及锂金属电池

技术领域

本发明涉及一种提升倍率性能的复合添加剂，具体涉及一种提升倍率性能的锂金属电解液复合添加剂，还涉及一种包含该复合添加剂的锂金属电解液以及相应的锂金属电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池因能量密度大、循环寿命长、对环境友好等特点，成为新能源汽车、航天航空和储能领域不可或缺的重要能源。目前，新能源汽车蓬勃发展，对续航里程、安全性能、快速充放电等要求不断攀升，对锂离子电池的发展提出新的挑战。锂金属电池，采用金属锂负极，金属锂负极具有超高理论比容量（3860 mAh/g）、极低的电极电位（-3.04 V相较于标准氢电极）和较低的质量，有望成为下一代高能量密度电池的中流砥柱。

锂金属电池电池在循环过程中，依然存在枝晶等问题，阻碍其实际应用。而锂金属电池电解液，被称为电池的血液，通常由锂盐、溶剂、稀释剂和添加剂组成。其中，添加剂能够以微量的存在影响电池整体性能，改善电解液电导率、粘度以及与电极的兼容性，在电池性能上表现出阻燃、安全电压升高、循环性能和倍率性能提升等。而目前针对锂金属电池的添加剂，数量上较少，成份上较为单一，性能提升方面较为微弱，因此进一步开发新型复合添加剂对锂金属电池的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提升倍率性能的复合添加剂，以克服现有技术的不足。

本发明的另一目的还在于提供一种包含该复合添加剂的锂金属电解液以及相应的锂金属电池。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种提升倍率性能的复合添加剂，其包括：偏硫酸铝衍生物和功能性添加剂；所述偏硫酸铝衍生物的结构式如式（1）所示：

式（1）

其中，R₁、R₂均独立地选自-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-N-C₂H₆、甲基、羟基、烷基中的任意一种或两种以上的组合。

在一些实施例中，所述功能性添加剂包括LiNO₃、LiFSI、LiTFSI、磺酰胺类化合物中的任意一种或两种以上的组合。

本发明实施例还提供了一种锂金属电解液，其包括：前述的提升倍率性能的复合添加剂、锂盐、有机溶剂和稀释剂。

本发明实施例还提供了一种锂金属电池，包括含活性材料的正极、负极、隔膜以及前述的锂金属电解液。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

1）本发明通过提供偏硫酸铝衍生物，并作为锂金属电池电解液添加剂，促进形成含有Al³⁺的SEI，调控电解液中Li⁺分布，减少浓度差区域的出现，从而减少枝晶的生成，促进Li⁺的传输。与其他含有N的功能性添加剂协同作用，引入N原子，形成富含Li₃N的组分，相较于LiF，Li₃N有较高的Li⁺电导率，促进在SEI中的传输，同时因含有高含量的无机组分，保证SEI具有一定的韧性，保持电解液与金属锂负极的隔绝，防止SEI的持续生成，保证锂金属电池的稳定性；

2）本发明提供的高性能锂金属电解液具有较高的离子电导率和较高的稳定电压，所制备的锂金属电池表现出较高的循环稳定性和倍率性能。

具体实施方式

针对技术背景存在的难关，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，其主要是从电解液设计出发，通过合成相应结构的添加剂，搭配功能性添加剂，形成高效的提升倍率性能的锂金属电解液复合添加剂，还搭配锂盐、有机溶剂、稀释剂，形成高性能锂金属电池电解液。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的一种提升倍率性能的锂金属电解液复合添加剂包括偏硫酸铝衍生物和功能性添加剂；所述偏硫酸铝衍生物的结构式如式（1）所示：

式（1）

其中，R₁、R₂为取代基，且均独立地选自-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-N-C₂H₆、甲基、羟基、烷基等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些优选实施方案中，所述偏硫酸铝衍生物与功能性添加剂的摩尔比为（1~3）：1。

在一些优选实施方案中，所述功能性添加剂包括LiNO₃、LiFSI、LiTFSI、磺酰胺类化合物等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些优选实施方案中，所述锂金属电解液复合添加剂中Al与N的摩尔比范围为（1~3）：1。

本发明复合添加剂的协同机理可能在于：通过合成偏硫酸铝衍生物电解液添加剂，并作为锂金属电池电解液添加剂，搭配相关功能性添加剂，形成高性能复合添加剂，通过添加剂的功能团的多组分协同作用，形成含有Al³⁺、Li₃N成分的SEI，调控电解液中Li⁺分布，提升Li⁺在SEI中的迁移速率，Al³⁺的存在能够调控溶液中Li⁺的分布，减少Li⁺浓度差区域的出现，从而减少Li枝晶的生成，促进Li⁺的传输。

与含有N的功能性添加剂协同作用，引入N原子，形成富含Li₃N的组分，相较于LiF，Li₃N有较高的Li⁺电导率，促进在SEI中的传输，同时因含有高含量的无机组分，保证SEI具有一定的韧性，保持电解液与金属锂负极的隔绝，防止SEI的持续生成，保证锂金属电池的稳定性，在电池性能上表现出优异的倍率性能和循环性能。

本发明实施例的另一个方面还提供了包含前述复合添加剂的锂金属电解液，其包括：所述提升倍率性能的复合添加剂、锂盐、有机溶剂和稀释剂。

在一些优选实施方案中，所述锂金属电解液中提升倍率性能的复合添加剂的质量分数为1~10wt%，优选为1~5.5wt%。

在一些优选实施方案中，所述锂盐、有机溶剂与稀释剂的摩尔比范围为1：（0.5~5）：（1~8），优选为1：（1~3）：（2~6）。

在一些优选实施方案中，所述锂盐可以包括LiPF₆、LiTFSI、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiBETI、LiBF₄、LiClO₄、LiBOB、LiTFSI等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些优选实施方案中，所述有机溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂等中的一种或两种的组合。

进一步地，所述酯类溶剂可以包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述醚类溶剂可以包括二氧戊环、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述稀释剂包括1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

本发明实施例的另一个方面还提供了一种包含前述电解液的锂金属电池，包括含活性材料的正极、负极、隔膜以及前述的锂金属电解液。

进一步地，所述正极所含活性材料为具有橄榄石结构的锂化过渡金属磷酸盐、具有层状结构的锂离子嵌入过渡金属氧化物及具有尖晶石结构的锂化过渡金属混合氧化物等中的任意一种，但不限于此。

进一步地，所述负极为纯锂、锂合金、镀锂负极等中的任意一种，但不限于此。

综上所述，本发明的高性能锂电池电解液，具有较高的离子电导率和较高的稳定电压，所装备的锂金属电池，表现出较高的循环稳定性和倍率性能。

下面结合若干优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要注意的是，以下制备例和实施例中所采用的实验方法，若无特殊说明，均为常规方法，制备例和实施例中所使用的试剂，若无特说明，均为常规试剂商供应的试剂。

实施例1

偏硫酸铝衍生物添加剂的合成步骤如下：

将20 g hexafluoro-2,3-bis(trifluoromethyl)-2,3-butanediol溶入60 mLDME中，加入2.15 g的LiAlH₄，在60 ℃油浴中反应12 h。加入50 g 2-(2,2-二氟乙氧基)乙醇、93 g对甲苯磺酸乙酯、8 g氢氧化钠和50 mL四糖醇。在氮气气氛下，将悬浮液加热至140℃搅拌48 h，经旋转蒸发得到白色粉末，最后，用DMC对得到的固体进行再结晶，得到添加剂（标记为“添加剂1”），其结构如下：

制备电解液样品，具体步骤如下：

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL（二氧戊环）中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂1和功能性添加剂LiNO₃，添加剂1和功能性添加剂LiNO₃的摩尔比为1：1，搅拌均匀后再加入TTE（1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚），搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液1”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:6，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

制备实验电池样品，具体步骤如下：

将正极活性物质(NMC811)、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏四氟乙烯按照质量比NMC811：乙炔黑：聚四氟乙烯＝95:3:2进行混合，混合完成后加入NMP，充分搅拌混匀，得到正极浆料，并将正极浆料均匀涂覆在厚度为15 μm厚的铝箔上，烘干后得到正极片；负极材料选用纯锂片，厚度为100 μm。在露点温度为-40 ℃以下的干燥环境中制作含软包叠片电池，将正极片、隔膜和负极片按顺序叠放，保证隔膜完全将正、负极片隔开，并用铝塑膜封装焊接极耳形成待注液的电池，注液前将电池水分含量烘烤至300 ppm以下，注入电解液1，经封口、化成及分容，得到实验电池（标记为“电池1”）。

实施例2

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂1和LiNO₃，添加剂1和LiNO₃的摩尔比为2:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液2”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:3，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池2”），区别在于：使用电解液2。

实施例3

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂1和LiNO₃，添加剂1和LiNO₃的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液3”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:1:3，复合添加剂的质量分数为10 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池3”），区别在于：使用电解液3。

实施例4

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂1和LiNO₃，添加剂1和LiNO₃的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液4”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:1:2，复合添加剂的质量分数为3wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池4”），区别在于：使用电解液4。

实施例5

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂1和LiNO₃，添加剂1和LiNO₃的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液5”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:2:4，复合添加剂的质量分数为1wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池5”），区别在于：使用电解液5。

实施例6

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂1和功能性添加剂磺酰胺类（N,N-dimethyltrifluoromethane-sulfonamide），添加剂1和磺酰胺类的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液6”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:3，复合添加剂的质量分数为5.5wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池6”），区别在于：使用电解液6。

实施例7

偏硫酸铝衍生物添加剂的合成步骤如下：

将20 g hexafluoro-2,3-bis(trifluoromethyl)-2,3-butanediol溶入60 mLDME中，加入2.15 g的LiAlH₄，在60 ℃油浴中反应12 h。加入15.6 g 1,4-丁二醇、56 g碳酸乙烯、4 g氢氧化钠和80 ml四糖醇，在氮气气氛下，加热至120 ℃搅拌24 h，经旋转蒸发得到白色粉末，最后，用DMC对得到的固体进行再结晶，得到添加剂（标记为“添加剂2”），其结构如下：

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂2和LiNO₃，添加剂2和LiNO₃的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液7”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:6，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池7”），区别在于：使用电解液7。

实施例8

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂2和功能性添加剂LiFSI，添加剂2和功能性添加剂LiFSI的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液8”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:6，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池8”），区别在于：使用电解液8。

实施例9

偏硫酸铝衍生物添加剂的合成步骤如下：

将20 g hexafluoro-2,3-bis(trifluoromethyl)-2,3-butanediol溶入60 mLDME中，加入2.15 g的LiAlH₄，在60 ℃油浴中反应12 h。加入15.6 g 1,4-丁二醇、32 g碳酸乙烯、18 mL氨水和80 mL四糖醇，在氮气气氛下，加热至120 ℃搅拌24 h，经旋转蒸发得到白色粉末，最后，用DMC对得到的固体进行再结晶，得到添加剂（标记为“添加剂3”），其结构如下：

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂3，添加剂3和LiNO₃的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液9”），其中，LiFSI:DOL:TTE=1:3:6，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池9”），区别在于：使用电解液9。

实施例10

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂3和功能性添加剂磺酰胺类，添加剂3和功能性添加剂磺酰胺类的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液10”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:3，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池10”），区别在于：使用电解液10。

实施例11

偏硫酸铝衍生物添加剂的合成步骤如下：

将20 g hexafluoro-2,3-bis(trifluoromethyl)-2,3-butanediol溶入60 mLDME中，加入2.15 g的LiAlH₄，在60 ℃油浴中反应12 h。加入15.6 g 1,4-丁二醇、140 g碳酸乙烯、8 g氢氧化钠和200 mL四糖醇。在氮气气氛下，将悬浮液加热至140 ℃搅拌48 h，然后在真空(约65 ℃，1 kpa)下蒸馏3次，旋转蒸发得到白色粉末，最后，用DMC对得到的固体进行再结晶，得到添加剂（标记为“添加剂4”），其结构式如下：

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂4和LiNO₃，添加剂4和LiNO₃的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液11”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:6，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池11”），区别在于：使用电解液11。

实施例12

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂4和功能性添加剂磺酰胺类，添加剂4和功能性添加剂磺酰胺类的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液12”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:3，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池12”），区别在于：使用电解液12。

实施例13

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂4和功能性添加剂磺酰胺类，添加剂4和功能性添加剂磺酰胺类的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液13”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:3，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池13”），区别在于：使用的正极活性物质(LFP)，使用电解液13。

实施例14

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂4和功能性添加剂磺酰胺类，添加剂4和功能性添加剂磺酰胺类的摩尔比为3:1，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液14”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:3，复合添加剂的质量分数为5.5 wt%。

按实施例1的方法制备实验电池（标记为“电池14”），区别在于：使用的负极为镀锂的铜集流体，使用电解液14。

对比例1

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液15”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:6。组成所获电池标记为电池15。

对比例2

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入添加剂4，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液16”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:6，添加剂的质量分数为5.5 wt%。组成所获电池标记为电池16。

对比例3

在水分≤10 ppm的氩气手套箱内，在DOL中缓慢加入LiTFSI，待LiTFSI完全溶解后，加入LiNO₃，搅拌均匀后再加入TTE，搅拌4 h得到电解液（标记为“电解液17”），其中，LiTFSI:DOL:TTE=1:3:6，添加剂的质量分数为5.5 wt%。组成所获电池标记为电池17。

实施例1-14和对比例1-3的电解液组成和含量如表1所示。

表1 实施例1-14和对比例1-3的电解液组成

本案发明人还对前述各实施例、对比例所获电解液组成的电池性能进行测试，结果如下：

（1）实验电池的循环性能和倍率性能测试

循环性能测试：将分容后的实施例1-14和对比例1-3的锂金属电池置于25 ℃常温工作室内并与充放电测试仪连接，先以1 C电流恒流恒压充电至4.3 V，设置截止电流为0.01 C；搁置10 min后再以1 C电流恒流放电至3.0 V，如此进行循环充放电测试，记录下每次放电容量，分别计算第100周、第200周以及300周的电芯容量保持率，其中锂金属电芯第N周循环容量保持率(％)＝第N周放电容量/首周放电容量*100％，相关的对比数据参见表2。

倍率性能测试：将分容后的实施例1-14和对比例1-3的锂金属电池置于25 ℃常温工作室内并与充放电测试仪连接，先以0.5 C电流恒流恒压充电至4.3 V，设置截止电流为0.01 C；搁置10 min后再以0.5 C电流恒流放电至3.0 V，循环5次，记录下每次放电容量。后分别以1 C、2 C、3 C、4 C、5 C和1 C电流进行充放电循环，每个电流密度下循环5次，分别记录放电容量。其中锂金属电芯第N周循环容量保持率(％)＝第N周放电容量/首周放电容量*100％，相关的对比数据参见表2。

表2 各实施例、对比例所获电池性能测试结果

根据以上实验数据结果可知：

1、由实施例1-14对比例1-3循环数据可知，偏硫酸铝衍生物添加剂与含N的功能性添加剂能够很好的协同作用，形成稳定的SEI，在循环过程中，保持电极材料与电解液的稳定，在电池性能上表现出较高的循环稳定性。

2、由实施例7、8、9、10性能对比可知，偏硫酸铝衍生物添加剂和LiNO₃能够形成含有Al³⁺和Li₃N的SEI，提升Li⁺的传输速率，在5C下表现出较大的容量保持率，在1C下有较高的容量恢复率，而其他的含N功能性添加剂作用效果较为有限，可能与其较难分解有关，无法有效形成稳定的SEI。

3、实施例12-14的性能数据中，此款电解液在不同的正极材料体系中依然能够发挥很好的性能，具有一定的通用性，能够形成稳定的SEI。

综上所述，本发明通过合成偏硫酸铝衍生物电解液添加剂，并搭配相关功能性添加剂，形成高性能复合添加剂，通过添加剂的功能团的协同作用，调控SEI形成高Li⁺电导率的组分，提升Li⁺的迁移速率，在电池性能上表现出优异的倍率性能和循环性能。

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

1.一种提升倍率性能的复合添加剂，其特征在于，包括偏硫酸铝衍生物和功能性添加剂；所述偏硫酸铝衍生物的结构式如式（1）所示：

式（1）

2.根据权利要求1所述的提升倍率性能的复合添加剂，其特征在于：所述偏硫酸铝衍生物与功能性添加剂的摩尔比为（1~3）：1。

3.根据权利要求1所述的提升倍率性能的复合添加剂，其特征在于：所述功能性添加剂包括LiNO₃、LiFSI、LiTFSI、磺酰胺类化合物中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的提升倍率性能的复合添加剂，其特征在于：所述复合添加剂中Al与N的摩尔比为（1~3）：1。

5.一种锂金属电解液，其特征在于，包括：权利要求1-4中任一项所述的提升倍率性能的复合添加剂、锂盐、有机溶剂和稀释剂。

6.根据权利要求5所述的锂金属电解液，其特征在于：所述锂金属电解液中提升倍率性能的复合添加剂的质量分数为1~10wt%；所述锂盐、有机溶剂与稀释剂的摩尔比为1：（0.5~5）：（1~8）。

7.根据权利要求6所述的锂金属电解液，其特征在于：所述锂盐包括LiPF₆、LiTFSI、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiBETI、LiBF₄、LiClO₄、LiBOB、LiTFSI中的任意一种或两种以上的组合；

和/或，所述锂金属电解液中提升倍率性能的复合添加剂的质量分数为1~5.5wt%；所述锂盐、有机溶剂与稀释剂的摩尔比为1：（1~3）：（2~6）。

8.根据权利要求5所述的锂金属电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括酯类溶剂和/或醚类溶剂，所述酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的任意一种或两种以上的组合；所述醚类溶剂包括二氧戊环、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的任意一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求5所述的锂金属电解液，其特征在于：所述稀释剂包括1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚中的任意一种或两种以上的组合。

10.一种锂金属电池，其特征在于，包括含活性材料的正极、负极、隔膜以及如权利要求5-9中任一项所述的锂金属电解液。

11.根据权利要求10所述的锂金属电池，其特征在于：所述正极所含活性材料为具有橄榄石结构的锂化过渡金属磷酸盐、具有层状结构的锂离子嵌入过渡金属氧化物及具有尖晶石结构的锂化过渡金属混合氧化物中的任意一种；所述负极为纯锂、锂合金、镀锂负极中的任意一种。