本发明专利技术公开了一种用于可充镁电池的电解液，该电解液溶质含有硫酚-烃基卤化镁和三氯化铝、或硫酚-二烃基镁和三氯化铝，溶剂为醚。当该电解液应用于可充镁电池中时，其阳极氧化分解电位可以接近3.0V?vs.Mg以上，稳定循环过程中效率保持在90%以上。本发明专利技术的可充镁电池电解液具有制备简单、原材料便宜、镁沉积-溶出电流大、阳极氧化分解电位高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于可充镁电池的电解液，尤其涉及一种含硫酚的电解液在可充镁电池中的应用方法；属于可充镁电池领域。
技术介绍
镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，加之其具有良好的机械、物理和化学性能，在能源短缺、环境污染等问题严重制约当代人类社会发展的今天被广泛应用于多种领域。镁在元素周期表中与锂处于对角线的位置，离子半径相近，化学性质相似；且价格低廉、易加工处理、安全性更高，因此以镁作为负极的可充镁电池成为了一种新型电池体系的研究热点。可充镁电池的可行性由Gregory等人于1990年首次提出(Gregory T D, Hoffman R J,ffinterton, Development of an ambient secondary magnesium battery,J. Electrochem. Soc.，137 (1990) 775-780)。2000 年，Aurbach 等人的研究实现了可充镁电池领域的重大突破(Aurbach D, Lu Z, Schechter A, et al. Prototype systems for rechargeable magnesium batteries. Nature, 2000，407:724-727)。对可充续电池的研究， 主要集中在可实现镁可逆沉积的非水电解液以及能可逆脱嵌Mg2+的正极材料。目前可充镁电池最成熟的电解液体系为以色列科学家Aurbach提出的0. 25mol -L^1Mg (AlCl2EtBu2) /四氢呋喃体系(其中Et为乙基,Bu为丁基)为主,其阳极氧化分解电位为2. 5V vs. MgCAurbach D, Lu Z, Schechter A, Gofer Y, Gizbar H, Turgemann R, Cohen Y, Moshkovich M, Levi Ε，Nature, 407 (2000) 724-727)。为了促进低成本且高性能可充镁电池的发展，寻求阳极氧化分解电位高、电导率高、镁可逆沉积-溶出效率高、循环性能优异且低成本的电解液体系仍然是目前可充镁电池发展的主要方向。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低成本且高性能的电解液及其在可充镁电池中的应用。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种低成本且高性能的可充镁电池电解液，该电解液的溶质含有硫酚、烃基齒化镁和三氯化铝，或硫酚、二烃基镁和三氯化铝，溶剂为醚类；其中，硫酚优选为由对甲苯硫酚、2-萘硫酚、苯硫酚、对溴苯硫酚、4-氯苯硫酚、 间甲苯硫酚、五氯苯硫酚、对氟苯硫酚、间氟苯硫酚、邻氟苯硫酚、3-氯苯硫酚、2-氯苯硫酚、邻甲苯硫酚、五氟苯硫酚、邻氨基苯硫酚、1，3-苯二硫酚、对羟基苯硫酚、对硝基苯硫酚、2-羟基苯硫酚、2，4- 二氯苯硫酚、3-甲氧基苯硫酚、对异丙基苯硫酚、2，4- 二氟苯硫酚、2-甲氧基苯硫酚、间羟基苯硫酚、 3，5- 二氯苯硫酚、3-氨基苯硫酚、3-乙氧基苯硫酚、 3，4- 二氯苯硫酚、2，5- 二氯苯硫酚、4-氯-四氟苯硫酚、3-氯-4-氟苯硫酚、邻异丙基苯硫酚、2，6- 二氯苯硫酚、3，4- 二氟苯硫酚、3，4- 二甲氧基苯硫酚、4-(三氟甲基)苯硫酚组成的组中的至少一种物质；在本专利技术的电解液中，所述的烃基为芳烃基或脂烃基；其中，脂烃基为碳的个数小于等于15 (即C1-C15)的直链或支链烷基。溶剂醚优选为由四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、二乙醚、乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚组成的组中的至少一种物质。在本专利技术的具体实施方式中，烃基卤化镁优选为烃基溴化镁或烃基氯化镁，例如苯基溴化镁、苯基氯化镁、甲基溴化镁、乙基氯化镁、叔丁基氯化镁、环戊基氯化镁、己基溴化镁、辛基氯化镁、十二烷基氯化镁，或十五烷基溴化镁等。二烃基镁优选为二苯基镁、二甲基镁、二乙基镁、二丁基镁或二己基镁等。在本专利技术的较佳实施方式中，电解液中硫酚与烃基卤化镁的摩尔比例为1:1，硫酚与二烃基镁的摩尔比例为1:1 ;三氯化铝与硫酚的摩尔比例为0:1 1:1 ;在本专利技术的另一较佳实施方式中，电解液浓度为O. 2 2mol · L'另一方面，本专利技术还提供了一种上述电解液在可充镁电池中的应用。当本专利技术所述的电解液应用于可充镁电池中时，其测试方法的具体操作如下三电极管中，加入2 5mL本专利技术所述的电解液,米用金属作工作电极,金属镁作对电极和参比电极，组装成三电极体系；在氩气手套箱中进行循环伏安测试，扫描速度为 I 300mV · s 1O采用金属作正极，金属镁作负极，聚乙烯膜为隔膜，加入O.1 O. 5mL电解液，组装成扣式电池,进行镁沉积-溶出性能测试,充放电电流为O. 01 IOmA · cm_2，放电5 120 分钟，充电截止电压为O. 8V vs. Mg。在本专利技术的一个优选实施方式中，测试方法中加入的电解液为O. 2 2mol *L_1的电解液。在本专利技术的应用中，使 用的金属优选为钼、铜、铝、镍、银、钛或不锈钢。在本专利技术的应用中，当可充镁电池采用硫酚-烃基卤化镁/醚溶液或硫酚-二烃基镁/醚溶液的电解液时，其阳极氧化分解电位可达2. 3V vs. Mg以上，该体系稳定后的镁沉积-溶出效率高于90%。当可充镁电池进一步采用硫酚-烃基卤化镁和三氯化铝/醚或硫酚-二烃基镁和三氯化铝/醚溶液的电解液时，其阳极氧化分解电位可接近3. OV vs. Mg， 该体系稳定后的镁沉积-溶出效率高于90%。本专利技术的电解液具有制备方法简单、原材料便宜、镁沉积-溶出电流大、阳极氧化分解电位高的优点。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的实施例1制得的O. 66mol -Γ1对甲苯硫酚-乙基溴化镁/四氢呋喃电解液在钼工作电极上的循环伏安曲线；图2是本专利技术的实施例2制得的O. 4mol · L—1三氯化铝+对甲苯硫酚_乙基溴化镁(O. 5:1) /四氢呋喃电解液在钼工作电极上的循环伏安曲线；图3是本专利技术的实施例2制得的O. 4mol · L—1三氯化铝+对甲苯硫酚_乙基溴化镁(O. 5:1) /四氢呋喃电解液在铜上镁的沉积-溶出曲线；图4是本专利技术的实施例2制得的O. 4mol · Γ1三氯化铝+对甲苯硫酚_乙基溴化镁(O. 5:1) /四氢呋喃电解液在铜上镁的沉积-溶出效率图5是本专利技术的实施例3制得的O. 4mol · L—1三氯化铝+异丙基苯硫酚_乙基溴化镁(O. 5:1) /四氢呋喃电解液在钼工作电极上的循环伏安曲线；图6是本专利技术的对比例I制得的O. 25mol -^1Mg(AlCl2EtBu2)/四氢呋喃电解液在钼工作电极上的循环伏安曲线。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术不仅局限于以下实施例。实施例1三电极管中，采用钼做工作电极，加入3mL的O. 66mol · L—1对甲苯硫酚-乙基溴化镁/四氢呋喃电解液，金属镁作对电极和参比电极，组装成三电极体系，在氩气手套箱中进行循环伏安测试，扫描速度为50mV · s—1。循环伏安结果如图1所示，由图1可知， 在-O. 2V vs. Mg附近出现的还原氧化过程对应于镁的沉积与溶出，阳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可充镁电池的电解液，其特征在于，所述电解液的溶质含有硫酚、烃基卤化镁和三氯化铝，或硫酚、二烃基镁和三氯化铝，溶剂为醚；所述硫酚为选自对甲苯硫酚、2?萘硫酚、苯硫酚、对溴苯硫酚、4?氯苯硫酚、间甲苯硫酚、五氯苯硫酚、对氟苯硫酚、间氟苯硫酚、邻氟苯硫酚、3?氯苯硫酚、2?氯苯硫酚、邻甲苯硫酚、五氟苯硫酚、邻氨基苯硫酚、1,3?苯二硫酚、对羟基苯硫酚、对硝基苯硫酚、2?羟基苯硫酚、2,4?二氯苯硫酚、3?甲氧基苯硫酚、对异丙基苯硫酚、2,4?二氟苯硫酚、2?甲氧基苯硫酚、间羟基苯硫酚、3,5?二氯苯硫酚、3?氨基苯硫酚、3?乙氧基苯硫酚、3,4?二氯苯硫酚、2,5?二氯苯硫酚、4?氯?四氟苯硫酚、3?氯?4?氟苯硫酚、邻异丙基苯硫酚、2,6?二氯苯硫酚、3,4?二氟苯硫酚、3,4?二甲氧基苯硫酚、4?(三氟甲基)苯硫酚组成的组中的至少一种物质；所述烃基卤化镁选自烃基溴化镁或烃基氯化镁；所述烃基选自芳烃基或C1?C15脂烃基。
【技术特征摘要】
1.一种可充镁电池的电解液，其特征在于，所述电解液的溶质含有硫酚、烃基卤化镁和三氯化铝，或硫酚、二烃基镁和三氯化铝，溶剂为醚；所述硫酚为选自对甲苯硫酚、2-萘硫酚、苯硫酚、对溴苯硫酚、4-氯苯硫酚、间甲苯硫酚、五氯苯硫酚、对氟苯硫酚、间氟苯硫酚、邻氟苯硫酚、3-氯苯硫酚、2-氯苯硫酚、邻甲苯硫酹、五氟苯硫酹、邻氨基苯硫酹、1，3-苯二硫酹、对轻基苯硫酹、对硝基苯硫酹、2-轻基苯硫酚、2，4- 二氯苯硫酚、3-甲氧基苯硫酚、对异丙基苯硫酚、2，4- 二氟苯硫酚、2-甲氧基苯硫酚、间羟基苯硫酚、3，5-二氯苯硫酚、3-氨基苯硫酚、3-乙氧基苯硫酚、3，4-二氯苯硫酚、 2，5- 二氯苯硫酚、4-氯-四氟苯硫酚、3-氯-4-氟苯硫酚、邻异丙基苯硫酚、2，6- 二氯苯硫酚、3，4- 二氟苯硫酚、3...
【专利技术属性】
技术研发人员：努丽燕娜，卞沛文，非路热·吐尔逊，杨军，王久林，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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