【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池领域，具体涉及一种适用于极寒环境的中等浓度电解液及锂金属软包电池。
技术介绍
1、锂离子电池具有高的能量密度、长的循环寿命及无记忆效应等优点，已经广泛应用于国民经济与国防建设的各个领域。但是当电池在低于―30℃条件下工作时时，由于反应动力学缓慢，商用石墨基锂离子电池会遭受严重的能量和功率密度损失。对于传统的松下18650 锂离子电池，在―40℃下，仅可以保持5%的能量密度。低温下容量衰减的问题成为限制其在高海拔地区以及某些军事和航空等领域应用的主要障碍之一。
2、采用具有极高比容量（3860 mah/g）的锂金属代替石墨，已经成为提高电池能量密度的有效策略之一，并且成为低温运行设备的一种有前途的技术解决方案。但低温条件下锂离子差的界面转移动力学和锂枝晶的生长，影响了锂金属电池的应用。电解液作为电池中的重要组成部分，是离子传输的媒介。它决定了离子的迁移率、锂离子溶剂化结构以及电极/电解液界面膜的组成和结构，是影响电池电化学性能的关键因素。当电池在较低温度条件下工作时，电解液粘度增大甚至凝固，导致离子迁移速率和电导率降低，使其对电极和隔膜的浸润性变差，电极与电解液间的固—液界面电阻增大；此外锂离子去溶剂化能垒增大，不利于锂离子的传输，最终导致锂金属电池性能衰减。除了电极结构设计和表面改性外，电解液工程在改善锂金属电池的低温性能方面起着关键作用。
3、高浓度电解液、氟化电解液、局部高浓度电解液、弱溶剂化电解液等被开发出来，但仍存在许多问题，无法解决低温条件下电池容量低且快速衰减和锂金属负极存
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术提供一种适用于极寒环境的中等浓度电解液及锂金属软包电池，旨在提高电解液的氧化稳定性和锂金属电池的低温放电容量。通过提供一种中等浓度电解液，可以降低电解液整体的溶剂化能力，抑制电解液中溶剂与正极表面溶出的过渡金属阳离子的相互作用，减少副反应的发生，实现锂离子的快速传输。
2、为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
3、一种适用于极寒环境的中等浓度电解液，所述电解液由锂盐、溶剂和稀释剂组成。
4、所述锂盐经过真空干燥处理12-24 h，所述溶剂或稀释剂采用4a分子筛进行除水，分子筛的处理过程为：将分子筛放入马弗炉中，300℃烘干12 h，自然降温至不低于150℃后将其转移至手套箱中。
5、所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、2,2-二甲基-1,3-二氧六环-5-羧酸锂、2,2-二氟-4,5-二氧代-1,3,2-二氧杂环戊硼酸锂中的一种，这些锂盐具有易解离、高离子电导率或低的电荷转移电阻的一种或多重特性。
6、所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二苯基酯、双(4-硝基苯)碳酸酯、碳酸乙烯酯中的一种。
7、所述稀释剂为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、乙氧基(五氟)环三磷腈、磷酸三甲酯、丁二腈、1,2-二氟苯中的一种。
8、所述锂盐浓度为1-2 mol/l。
9、优选锂盐浓度为1.2-1.5 mol/l。
10、所述溶剂与稀释剂的摩尔比为1:0.5-3。
11、所述的中等浓度电解液的制备方法，步骤如下：室温条件下，在充满氩气保护气氛的手套箱中，将锂盐溶解于溶剂中，在磁力条件下搅拌，混合均匀后再加入稀释剂，继续磁力搅拌，混合均匀后静置8-24小时，得到适用于极寒环境的中等浓度电解液。
12、所述氩气含氧量＜0.1ppm，含水量＜0.1ppm。
13、一种锂金属软包电池，包括正极、负极和中等浓度电解液，其中正极为镍钴锰层状氧化物（lini0.8mn0.1co0.1o2），负极为50μm锂金属，隔膜为材质为pp/pe/pp的复合隔膜。
14、本专利技术的有益效果为：
15、（1）当电池在低温条件下工作时，高浓度电解液的粘度随着温度降低而增大，锂离子传输能力受限。本专利技术在酯类高浓电解液基础上引入稀释剂，降低了电解液的粘度，提高了低温条件下电解液的润湿性，改善电解液的氧化稳定性，减少了溶剂配位，增加离子扩散速率；进一步通过调节溶剂和稀释剂的比例，减少了游离的溶剂分子，调控体系的溶剂化结构，这种稀释剂不与锂离子发生配位，而是均匀的分布在锂离子溶剂化结构中，促使更多的阴离子进入锂离子第一溶剂化鞘，减弱锂离子与溶剂之间的相互作用，促进锂离子在低温条件下的快速脱溶并增强锂离子的迁移能力；此外阴离子的优先分解形成富含无机成分的sei，提高了锂金属负极的稳定性，促进电荷在界面上的转移，提高锂金属电池在低温下的性能。该方法大大降低了电解液的成本。
16、（2）本专利技术提供的电解液匹配的锂金属电池，可在超低温下（―60℃）实现高达50.98%的容量保持率，对于电池在深海、外太空等极端环境下的应用具有重要意义。
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1.一种适用于极寒环境的中等浓度电解液，其特征在于：所述电解液由锂盐、溶剂和稀释剂组成。
2.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于：所述锂盐经过真空干燥处理，所述溶剂或稀释剂采用分子筛进行除水。
3.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、2,2-二甲基-1,3-二氧六环-5-羧酸锂、2,2-二氟-4,5-二氧代-1,3,2-二氧杂环戊硼酸锂中的一种。
4.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二苯基酯、双(4-硝基苯)碳酸酯、碳酸乙烯酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种中等浓度电解液，其特征在于：所述稀释剂为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、乙氧基(五氟)环三磷腈、磷酸三甲酯、丁二腈、1,2-二氟苯中的一种。
6.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于：所述锂盐浓度为1-2 mol/L。
7.根据权利要求6所述的中等浓
8.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于：所述溶剂与稀释剂的摩尔比为1:0.5-3。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的中等浓度电解液的制备方法，步骤如下：
10.一种锂金属软包电池，其特征在于，包括正极、负极和权利要求1-8任一项所述的中等浓度电解液，其中正极为镍钴锰层状氧化物，负极为锂金属，隔膜为材质为PP/PE/PP的复合隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于极寒环境的中等浓度电解液，其特征在于：所述电解液由锂盐、溶剂和稀释剂组成。
2.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于：所述锂盐经过真空干燥处理，所述溶剂或稀释剂采用分子筛进行除水。
3.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、2,2-二甲基-1,3-二氧六环-5-羧酸锂、2,2-二氟-4,5-二氧代-1,3,2-二氧杂环戊硼酸锂中的一种。
4.根据权利要求1所述的中等浓度电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二苯基酯、双(4-硝基苯)碳酸酯、碳酸乙烯酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种中等浓度电解液，其特征在于：所述稀释剂为1,1,2,2-四氟乙基...
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