【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電解液，具體涉及一種含有不溶性添加劑的鎂電池電解液及其制備與應用。
技術介紹
1、向鎂電池電解液中加入添加劑是改善鎂電池性能的重要手段之一。然而，鎂負極對水分、氧氣十分敏感，大多數電解液添加劑在無水無氧的條件下面臨著難以溶解的問題。現有技術一般通過先溶解含結晶水的添加劑再進行系統除水或向電解液中加入大量助溶劑以促進無水添加劑的溶解等手段，以消除水分、氧氣給鎂負極界面帶來的不利影響，從而提升電池的性能。
2、中國專利cn?115954549a《一種鎂電池電解液、制備方法及鎂電池》使用先溶解含水添加劑再進行系統除水的方法，首先對鎂鹽進行高溫真空干燥處理，再將處理后的鎂鹽與固體添加劑、有機硼酸及其衍生物、液體類添加劑溶解到醚類有機溶劑中，然后采用經300℃活化5h的3a分子篩去除電解液體系中的水分，有效提高了離子電導率，加速了電池的動力學過程。但是在高溫處理過程中可能會造成電解液中有效成分的流失，且該方法工藝復雜，無法確保完全除去電解液中的水分。
3、中國專利cn?113258138a《一種全無機鹽型可充鎂電池電解液及其制備方法》使用向電解液中加入助溶劑以促進無水鎂鹽的溶解的方法，在電解液中加入含氯助溶劑，使助溶劑與溶劑形成配合物，顯著提高電解質鎂鹽在有機溶劑中的溶解度及電解液的電導率，降低了過電位。由此可見向電解液中加入助溶劑可以促進無水鎂鹽的溶解。但是大量助溶劑的加入使得電解液體系濃度增大，黏度高，不利于離子傳輸，對電池的長期循環有著極其不利的影響。
4、為了避免添加劑難以溶解的問
5、上述專利技術制備的電解液工藝簡單，且不溶性添加劑無需溶解，不會因為助溶劑的存在而增大電解液的黏度，因此電池內阻低，在長期循環性能方面表現良好。此類專利技術的原理實質上都是通過在電解液中加入不溶性添加劑來保護鋰負極以提升鋰電池的循環壽命、安全性能。而鎂電池需要解決的問題與鋰電池不同，鎂不易產生枝晶，安全性能十分優良，但容易與空氣或水分反應形成鈍化膜。這種鈍化膜與鋰電池所需的保護膜是不同的，極其不利于鎂離子的傳導。因此亟待開發一種制備工藝簡單、黏度低，在無水無氧的條件下可以有效促進鎂離子傳導的鎂電池電解液。
技術實現思路
1、基于現有技術存在的問題，本專利技術設計了一種含有不溶性添加劑的高性能鎂電池電解液。通過在不含水的鎂電解液中加入無水不溶性銦類添加劑，攪拌后即制備完成，無需高溫、除水處理，工藝十分簡單，易于大規模工業化生產；且不溶性添加劑無需溶解就可在電解液中起到良好作用，避免了助溶劑的大量使用，得到的鎂電解液黏度低、主鹽利用率高，從而降低了電池內阻，提高了電池的性能和循環壽命。
2、本專利技術提供以下技術方案：
3、一種含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，由含銦納米顆粒及鎂鹽電解質在加入懸浮穩定劑后均勻分散在有機溶劑中制成；
4、其中，所述鎂電池為鎂離子電池、鎂氧電池、鎂硫電池中的一種或多種的復合；
5、所述鎂鹽電解質為雙三氟甲磺酰亞胺鎂、雙(六甲基二硅疊氮)鎂、硫酸鎂、碳酸鎂中的一種或多種的復合；
6、所述有機溶劑為二甲醚、四乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙二醇二甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙基甲基碳酸酯、聚碳酸酯、四氫呋喃、1,3-二氧戊環、磷酸三甲酯中的一種或兩種的混合；
7、所述含銦納米顆粒為單質銦、三價銦離子鹽和二價銦離子鹽中的一種或多種的復合，優選三氧化二銦納米顆粒、硫酸銦(in2(so4)3)納米顆粒中的一種或兩種的復合；
8、所述含銦納米顆粒粒徑大小范圍為1-100nm，超過100nm則無法達到用納米粒子固定電解液中陰離子的效果；
9、所述含銦納米顆粒分散在有機溶劑中的分散方式，為納米顆粒懸浮、膠體粒子溶劑化分散中的一種或多種；
10、含銦元素物質的添加量為基體電解液的1-5wt.％；
11、懸浮穩定劑為聚乙二醇二丙烯酸酯、吐溫、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉、聚酰胺中的一種或多種，用量為基體電解液的1-10wt.％；
12、本專利技術的有益效果在于：通過在電解液中加入不溶性銦類添加劑，如in2o3納米顆粒、in2(so4)3納米顆粒以及納米in粉等，納米顆粒核上的非功能化位點與鎂電解質中的陰離子相互作用產生協同效應，從而固定了電解液中的陰離子，提升了mg2+遷移數以及離子利用率，加快了鎂離子的傳輸。
13、本專利技術提供的含有不溶性添加劑的鎂電池電解液無需除水處理，工藝十分簡單，易于大規模工業化生產；不溶性添加劑無需溶解就可在電解液中起到良好作用，避免了助溶劑的大量使用，得到電解液的黏度低、主鹽利用高率，降低了電池內阻，從而提高電池的性能和循環壽命。
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1.一種含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：由含銦納米顆粒及鎂鹽電解質在加入懸浮穩定劑后均勻分散在有機溶劑中制成；含銦納米顆粒為單質銦、不溶性三價銦離子鹽和不溶性二價銦離子鹽中的一種或多種的復合。
2.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：鎂鹽電解質為雙三氟甲磺酰亞胺鎂、雙(六甲基二硅疊氮)鎂、硫酸鎂、碳酸鎂中的一種或多種的復合。
3.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：所述有機溶劑為二甲醚、四乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙基甲基碳酸酯、聚碳酸酯、四氫呋喃、1,3-二氧戊環、磷酸三甲酯中的一種或兩種的混合。
4.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：不溶性三價銦離子鹽為三氧化二銦納米顆粒，不溶性二價銦離子鹽為硫酸銦納米顆粒。
5.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：所述含銦納米顆粒粒徑大小范圍為1-100nm。
6.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電
7.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：含銦納米顆粒的添加量為電解液的1-5wt.％。
8.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：懸浮穩定劑為聚乙二醇二丙烯酸酯、吐溫、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉、聚酰胺中的一種或多種，用量為電解液的1-10wt.％。
9.如權利要求1-8任一項所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液在鎂電池中的應用，其特征在于：所述鎂電池為鎂離子電池、鎂氧電池、鎂硫電池中的一種或多種的復合。
...【技術特征摘要】
1.一種含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：由含銦納米顆粒及鎂鹽電解質在加入懸浮穩定劑后均勻分散在有機溶劑中制成；含銦納米顆粒為單質銦、不溶性三價銦離子鹽和不溶性二價銦離子鹽中的一種或多種的復合。
2.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：鎂鹽電解質為雙三氟甲磺酰亞胺鎂、雙(六甲基二硅疊氮)鎂、硫酸鎂、碳酸鎂中的一種或多種的復合。
3.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：所述有機溶劑為二甲醚、四乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙二醇二甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙基甲基碳酸酯、聚碳酸酯、四氫呋喃、1,3-二氧戊環、磷酸三甲酯中的一種或兩種的混合。
4.如權利要求1所述含有不溶性添加劑的鎂電池電解液，其特征在于：不溶性三價銦離子鹽為三氧化二銦納米顆粒，不溶性二價銦離子鹽為...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳馨語，熊千卉，胡思齊，李亞慧，徐凱萍，徐莉佳，張漢平，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：
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