镁电池电解液及其制备方法和镁电池

1.本技术属于镁电池技术领域，具体涉及一种镁电池电解液及其制备方法和镁电池。


背景技术：

2.金属镁储量丰富、成本低廉、环保、物理化学性质较稳定及不易生长枝晶，具有很高的理论体积比容量(3833ma
·
h/cm3)，以金属镁为负极材料的镁电池体系具有能量密度高、成本低、安全性高等优势，是极具发展前景的新型储能体系之一。
3.然而，由于镁离子具有很高的电荷密度和较低的还原电势(-2.37vvs.she)，导致大部分的有机溶剂和镁盐都会和金属镁反应，在镁负极界面层中积累大量的钝化性物质，不利于镁电池的运行。此外，镁负极界面极易受杂质(如微量水、氧气、二氧化碳等)的影响，可能造成短路等问题，影响镁电池性能。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术提供一种镁电池电解液及其制备方法和镁电池，旨在提供一种提高镁可逆的沉积-溶解性能的电解液。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种镁电池电解液，包含：
6.非水溶剂，非水溶剂选自咪唑类离子液体、吡咯类离子液体、哌啶类离子液体、醚类化合物、酯类化合物、吡啶类化合物、腈类化合物、砜类化合物和酮类化合物或其组合；
7.缺电子性含硼化合物；和
8.具有如下化学式的含镁电解质盐：
9.[r
p
mgmxn][tfsi]
2m-n
·mq
，
[0010]
其中，x选自卤素离子；
[0011]
tfsi表示双三氟甲磺酰亚胺离子；
[0012]
r独立地选自烷基、氟代烷基和芳基；
[0013]
m为分子配位剂；
[0014]
m为选自1～6的任意整数，n为选自0～6的任意整数，p为选自0～6的任意整数，q为选自0～20的任意整数，2m-n＞0。
[0015]
根据本技术的一方面的实施例，镁电池电解液包含：0.1-10mol/l的所述含镁电解质盐和0.1-10mol/l的缺电子性含硼化合物。
[0016]
根据本技术的一方面的实施例，镁电池电解液包含：0.1-3mol/l的所述含镁电解质盐和0.1-3mol/l的缺电子性含硼化合物。
[0017]
根据本技术的一方面的实施例，咪唑类离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酸)亚胺盐、1-甲基-3-甲基咪唑溴盐或其组合。
[0018]
根据本技术的一方面的实施例，吡咯类离子液体选自n-丁基-n-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、n-烷基n-甲基吡咯烷溴四氟硼酸盐，n-烷基n-甲基吡咯烷六氟磷酸盐
或其组合。
[0019]
根据本技术的一方面的实施例，哌啶类离子液体选自n-丁基-n-甲基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、n-辛基吡咛湟盐、n-己基吡啶溴盐或其组合。
[0020]
根据本技术的一方面的实施例，醚类化合物选自四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧六环、聚乙二醇二甲醚或其组合。
[0021]
根据本技术的一方面的实施例，酯类化合物选自乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸苯酯或其组合。
[0022]
根据本技术的一方面的实施例，吡啶类化合物选自吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,6-二氯吡啶、2-氨基吡啶或其组合。
[0023]
根据本技术的一方面的实施例，腈类化合物选自乙腈、丙烯腈、甲基丙烯腈或其组合。
[0024]
根据本技术的一方面的实施例，砜类化合物选自二甲砜、苯乙砜、二乙基砜或其组合。
[0025]
根据本技术的一方面的实施例，缺电子性含硼化合物选自硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯/三烷基芳基硼酸盐、三(五氟苯)硼烷或其组合。
[0026]
根据本技术的一方面的实施例，x独立地选自氟离子、氯离子、溴离子、碘离子。
[0027]
根据本技术的一方面的实施例，分子配位剂m独立选自所述非水溶剂分子。
[0028]
根据本技术的一方面的实施例，p选自1、2、3、4、5和6。
[0029]
根据本技术的一方面的实施例，含镁电解质盐选自mgtfsi2、[c2h5mgcl][tfsi]、[c2h5mgcl][tfsi]
·
thf、[c3h7mgcl][tfsi]、[c3h7mgcl][tfsi]
·
dme或其组合。
[0030]
根据本技术的一方面的实施例，非水溶剂为乙二醇二甲醚，所述含镁电解质盐mgtfsi2。
[0031]
第二方面，本技术实施例提供了第一方面的镁电池电解液的制备方法，包括：
[0032]
提供包含含镁电解质盐和非水溶剂的电解液；
[0033]
在25℃-200℃的温度下，将电解液和缺电子性含硼化合物混合，以得到镁电池电解液；可选的，混合的时间为0.5-48h。
[0034]
根据本技术的另一方面的实施例，电解液的制备方法包括：
[0035]
将无水镁盐和处于液态的非水溶剂混合，以得到混合液，其中，无水镁盐选自氯化镁、氟化镁、溴化镁、碘化镁、双(六甲基二硅叠氮)镁、双三氟甲磺酰亚胺镁和格氏试剂或其组合；
[0036]
在25℃-200℃的温度下，使混合物进行反应并在混合液中生成含镁电解质盐，可选的进行冷却，以得到电解液；可选的，反应的时间为3-48h，冷却的目标温度为-30～25℃。
[0037]
第三方面，本技术实施例提供了一种镁电池，包括：第一方面的镁电池电解液或第二方面的制备方法得到的镁电池电解液。
[0038]
与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：
[0039]
(1)本技术提供的镁电池电解液，在各成分间的相互协同作用下赋予了其良好的稳定性、较强的耐水抗杂质性以及优异的电化学性能，同时含缺电子性含硼化合物的镁电池电解液在使用时，可促进镁的可逆沉积-溶解，降低过电位，抑制镁盐在阳极表面形成钝化层，提高镁电池的充放电比容量和循环稳定性。
[0040]
(2)本技术提供的镁电池电解液的制备方法简单易行，对设备要求低，能很好兼容现有工艺，极具大规模应用潜力。
[0041]
(3)本技术提供的镁电池，具有良好的充放电比容量和较长的循环寿命。
附图说明
[0042]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
[0043]
图1示出了本技术实施例1镁电池的沉积-溶解金属镁的电压-时间曲线图；
[0044]
图2示出了本技术对比例1镁电池的沉积-溶解金属镁的电压-时间曲线图；
[0045]
图3示出了本技术实施例1镁电池的电解液中存在800ppm含杂质h2o干扰时，沉积-溶解金属镁的电压-时间曲线图；
[0046]
图4示出了本技术对比例1镁电池的电解液中存在800ppm含杂质h2o干扰时，沉积-溶解金属镁的电压-时间曲线图；
[0047]
图5示出了本技术实施例1和对比例1镁电池的充放电循环-比容量图谱；
[0048]
图6示出了本技术实施例1镁负极在有缺电子性含硼化合物的电解液中循环之后的界面x射线光电子能谱图：c 1s；
[0049]
图7示出了本技术实施例1镁负极在有缺电子性含硼化合物的电解液中循环之后的界面x射线光电子能谱图：f 1s；
[0050]
图8示出了本技术对比例1镁负极在无缺电子性含硼化合物电解液中循环之后的界面x射线光电子能谱图：c 1s；
[0051]
图9示出了本技术对比例1镁负极在无缺电子性含硼化合物电解液中循环之后的界面x射线光电子能谱图：f 1s。
具体实施方式
[0052]
为了使本技术的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本技术，并非为了限定本技术。
[0053]
为了简便，本技术仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0054]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种及其两种以上。
[0055]
本技术的上述申请内容并不意欲描述本技术中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实
施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
[0056]
目前，已开发的镁电池电解液中，含有双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺离子和镁离子的电解液在有机溶剂中具有较高的溶解度，且具有较高的离子电导率，因此基于mgtfsi2盐合成的镁电池电解液被广泛研究。
[0057]
然而，此类电解液体系中，负极镁仍存在沉积溶解过电势较高，电池放电容量低、稳定性较差等问题。例如，易受杂质(如少量水、氧气、二氧化碳等)的影响，无法有效传导镁离子，进而引发电池充放电过电势大、沉积-溶解不均匀，甚至是短路问题。
[0058]
另一方面，镁电池中，由于大部分的有机溶剂和镁盐都会和金属镁反应，在镁金属表面易生成一层阻碍镁离子传导的钝化层。由于钝化层的存在，在长时间的充放电过程中易使得电极和电解液界面不稳定而无法有效传导镁离子，也可能进引发电池充放电过电势大、沉积-溶解不均匀，甚至是短路问题，从而导致镁电池失效的问题。
[0059]
基于此，发明人进行了大量的研究，旨在提供一种镁电池电解液，可以促进镁的可逆沉积-溶解，降低过电位，剥离镁盐在阳极表面形成钝化层，同时使得电解液具备一定的耐水性质，进而提高镁电池的充放电比容量和循环寿命。
[0060]
镁电池电解液
[0061]
第一方面，本技术实施例提供了一种镁电池电解液，包含：
[0062]
非水溶剂，非水溶剂选自咪唑类离子液体、吡咯类离子液体、哌啶类离子液体、醚类化合物、酯类化合物、吡啶类化合物、腈类化合物、砜类化合物和酮类化合物或其组合；
[0063]
缺电子性含硼化合物；和
[0064]
具有如下化学式的含镁电解质盐
[0065]
[r
p
mgmxn][tfsi]
2m-n
·mq
，
[0066]
其中，x选自卤素离子；
[0067]
tfsi表示双三氟甲磺酰亚胺离子；
[0068]
r独立地选自烷基、氟代烷基和芳基；
[0069]
m为分子配位剂；
[0070]
m为选自1～6的任意整数，n为选自0～6的任意整数，p为选自0～6的任意整数，q为选自0～20的任意整数，2m-n＞0。
[0071]
根据本技术实施例，缺电子性含硼化合物与非水溶剂、非镁电解质盐的协同作用下会使电解液促进镁的可逆沉积-溶解，降低过电位，且可有效剥离镁盐在阳极表面形成的钝化层，使镁电池电解液具备优异的沉积-溶解镁性能、良好的稳定性，从而赋予镁电池较高的充放电比容量和循环性能。此外，缺电子性含硼化合物也使得镁电池电解液具备了较强的耐水性。
[0072]
相关技术表明：负极镁金属相对稳定，但它仍能与大多数可还原化合物如烃类、醇类、酚类、胺类、醛类、水、二氧化碳和氧等发生反应，当在电解质溶液中使用这些溶剂时，负极镁金属表面上会形成电子和离子均绝缘的钝化层，阻碍mg
2
的迁移，不利于电池性能的充分发挥。
[0073]
经发明人研究改进，在镁电池电解液中添加缺电子性含硼化合物，在其与其他组分的作用下，可实现非水溶剂对镁的可逆沉积-溶解，且负极镁与电解液界面形成绝缘相会
被添加的缺电子性含硼化合物剥离，从而可促进镁电池充放电比容量和循环稳定性能的提升。
[0074]
添加缺电子性含硼化合物剥离绝缘相的机理如下：含镁电解质盐中的mg
2
、x-、tfsi-、r和分子配位剂会形成离子对结构，该离子对结构可促进镁电池电解液中非水溶剂以及tfsi-在镁负极表面的分解，使得镁负极界面层中积累大量的钝化性物质mgo、mgf2等，进而使得镁离子界面传输性能变差。而由于添加缺电子性含硼化合物的这种缺电子性的化合物，缺电子性含硼化合物可以和镁负极界面层中富电子的mgo、mgf2等反应，促进mgo、mgf2在电解液中的溶解，有助于降低镁负极界面层中的钝化性物质含量，从而实现逐步剥离，进一步提高电解液沉积-溶解金属镁性能。在一些实施例中，缺电子性含硼化合物选自硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯/三烷基芳基硼酸盐、三(五氟苯)硼烷或其组合。
[0075]
此外，镁电池电解液中微量的杂质水亦会在镁负极表面还原并形成mgo钝化层，而具有缺电子性质的缺电子性含硼化合物可以与mgo钝化层反应，实现镁负极表面mgo的剥离，进而保护镁负极不被钝化。因此，含缺电子性含硼化合物镁电池电解液可以经含杂质水的干扰不被钝化，从而赋予镁电池电解液良好的耐水性能。
[0076]
在一些实施例中，咪唑类离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酸)亚胺盐、1-甲基-3-甲基咪唑溴盐或其组合。
[0077]
在一些实施例中，吡咯类离子液体选自n-丁基-n-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、n-烷基n-甲基吡咯烷溴四氟硼酸盐，n-烷基n-甲基吡咯烷六氟磷酸盐或其组合。
[0078]
在一些实施例中，哌啶类离子液体选自n-丁基-n-甲基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、n-辛基吡咛湟盐、n-己基吡啶溴盐或其组合。
[0079]
在一些实施例中，醚类化合物选自四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧六环、聚乙二醇二甲醚或其组合。
[0080]
在一些实施例中，酯类化合物选自乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸苯酯或其组合。
[0081]
在一些实施例中，吡啶类化合物选自吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,6-二氯吡啶、2-氨基吡啶或其组合。
[0082]
在一些实施例中，腈类化合物选自乙腈、丙烯腈、甲基丙烯腈或其组合。
[0083]
在一些实施例中，砜类化合物选自二甲砜、苯乙砜、二乙基砜或其组合。
[0084]
根据本技术的实施例，上述非水溶剂具有良好的导电性及稳定的电化学电位窗口，可促进电解液中mg
2
的迁移，进而提升电池的循环稳定性。
[0085]
在一些实施例中，x独立地选自氟离子、氯离子、溴离子、碘离子。
[0086]
在一些实施例中，分子配位剂m独立选自所述非水溶剂分子。
[0087]
根据本技术的实施例，分子配位剂m在上述化学式中，分子配位剂有助于金属镁负极在镁电池电解液中的可逆稳定工作。
[0088]
在一些实施例中，在化学式[mgmx
nrp
][tfsi]
2m-n
·mq
中，m可以任意选自1、2、3、4、5、6或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。n可以任意选自0、1、2、3、4、5、6或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。
[0089]
在一些实施例中，p选自1、2、3、4、5和6。p可以任意选自0、1、2、3、4、5、6或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。q可以任意选自1、2、3、4、8、12、16、20或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。
[0090]
在一些实施例中，含镁电解质盐选自mgtfsi2、[c2h5mgcl][tfsi]、[c2h5mgcl][tfsi]
·
thf、[c3h7mgcl][tfsi]、[c3h7mgcl][tfsi]
·
dme或其组合。
[0091]
在一些实施例中，非水溶剂为乙二醇二甲醚，所述含镁电解质盐mgtfsi2。
[0092]
根据本技术的实施例，非水溶剂为乙二醇二甲醚，卤素离子为氯离子时，形成的接触离子对结构的分解对镁负极性能非常不友好，而缺电子性含硼化合物的添加会通过剥离镁负极钝化层而优化镁的可逆沉积-溶解以及过电位的降低，同时使得电解液具备优异的耐水性，效果十分显著。在一些实施例中，镁电池电解液包含：0.1-10mol/l的所述含镁电解质盐和0.1-10mol/l的缺电子性含硼化合物。
[0093]
根据本技术实施例，含镁电解质盐的浓度可以选自0.1mol/l、2mol/l、4mol/l、6mol/l、8mol/l、10mol/l或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。缺电子性含硼化合物的浓度选自0.1mol/l、2mol/l、4mol/l、6mol/l、8mol/l、10mol/l或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。含镁电解质盐或者缺电子性含硼化合物在镁电池电解液中的浓度也可以是以上数值的任意组合范围。
[0094]
根据本技术实施例，在上述浓度范围内，含镁电解质盐在非水溶剂中的效率较高，且镁电池电解液的粘度适中，可以为0.2-50pa
·
s，还可以为0.2pa
·
s、0.4pa
·
s、1pa
·
s、5pa
·
s、10pa
·
s、20pa
·
s、40pa
·
s、50pa
·
s、或在由上述的任意两个端点所组成的其他范围内。在上述浓度范围或粘度范围中，有利于mg
2
的传输。若含镁电解质盐浓度低于0.1mol/l，使离子电导率较低，使得镁电池的欧姆极化较大；而当电解质盐浓度高于10mol/l，电解液粘度增加，电池的浓差极化增加，会使离子的传质扩散受阻。
[0095]
在一些实施例中，镁电池电解液包含：0.1-3mol/l的所述含镁电解质盐和0.1-3mol/l的缺电子性含硼化合物。
[0096]
根据本技术实施例，镁电池电解液含有的组分在上述范围内，使镁电池电解液的粘度适中，可以进一步提高有利于mg
2
的传输，提高离子电导率。
[0097]
镁电池电解液的制备方法
[0098]
第二方面，本技术实施例提供了第一方面的镁电池电解液的制备方法，包括：
[0099]
提供包含含镁电解质盐和非水溶剂的电解液；
[0100]
在25℃-200℃的温度下，将电解液和缺电子性含硼化合物混合，以得到镁电池电解液；可选的，混合的时间为0.5-48h。
[0101]
在一些实施例中，混合之后进行冷却，冷却的目标温度为0～25℃。
[0102]
在一些实施例中，电解液的制备方法包括：
[0103]
将无水镁盐和处于液态的非水溶剂混合，以得到混合液，其中，无水镁盐选自氯化镁、氟化镁、溴化镁、碘化镁、双(六甲基二硅叠氮)镁、双三氟甲磺酰亚胺镁和格氏试剂或其组合；
[0104]
在25℃-200℃的温度下，使混合物进行反应并在混合液中生成含镁电解质盐，可选的进行冷却，以得到电解液；可选的，反应的时间为3-48h，冷却的目标温度为-30～25℃。
[0105]
在一些实施例中，在水含量《0.1ppm、氧气含量《0.1ppm且填充惰性气体的环境中，在25℃-200℃的温度下，使混合物进行反应并在混合液中生成含镁电解质盐，可选的进行冷却，以得到电解液。
[0106]
根据本技术的实施例，在镁电池电解液的制备过程中，在该过程中无水镁盐、非水
溶剂会形成具有接触离子对形式的溶剂化结构，从而促进了无水镁盐的溶解。
[0107]
在一些实施例中，惰性气体选自氦气、氩气或其组合。
[0108]
在一些实施例中，无水镁盐和缺电子性含硼化合物的摩尔比为1：(0.1-4)。例如，无水镁盐和缺电子性含硼化合物的摩尔比可以是1：0.1、1：1、1：2、1：3、1：4或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。
[0109]
根据本技术实施例，上述制备方法简单，且制备得到的镁电池电解液互溶性好、体系稳定，同时耐水性较强，从而提高镁电池的电池性能。
[0110]
镁电池
[0111]
第三方面，本技术实施例提供了一种镁电池，包括：第一方面的镁电池电解液或第二方面的制备方法得到的镁电池电解液。
[0112]
根据本技术实施例，镁电池包括电极组件和电解液。电极组件包括根负极、正极以及设置在负极和正极之间的隔离膜。负极包括负极集流体，负极集流体的材质可以为镁金属、镁合金或其组合。负极还包括负极活性材料和粘结剂。
[0113]
在一些实施例中，正极包括金属导电材料或非金属导电材料。金属导电材料可以为金属箔材或多孔金属板，例如铝、铜、镍、钛、铁等金属或它们的合金的箔材或多孔板。非金属导电材料可以为导电炭黑或导电石墨。
[0114]
在一些实施例中，正极还可以包括正极活性材料、导电剂以及粘结剂。本技术实施例对导电剂和粘结剂的材料不作特别限定，可以使用常规的材料。
[0115]
在一些实施例中，正极活性材料可以正极活性材料可以是无机过渡金属氧化物、硫化物或硼化物，优选地，正极活性材料为cus。在一些实施例中，正极为cu和cus的混合物；正极为导电炭黑和表面涂覆有cus的混合物。
[0116]
在一些实施例中，隔膜可以为聚烯烃类细多孔膜等，例如聚丙烯或聚乙烯。在一些实施例中，粘结剂可以为含氟的高分子材料，如偏二氟乙烯(pvdf)、六氟丙烯(hfp)、或三氟氯乙烯(ctfe)、四氟乙烯(ptfe)、或这些高分子材料的共聚物，例如偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物等被用作粘结剂。
[0117]
根据本技术实施例的镁电池，由于包含上述第一方面的任一实施例中的镁电池电解液，在各组分的协同作用下具有良好的稳定性、较强的耐水性以及优异的电化学性能，且可促进镁的可逆沉积-溶解，降低过电位，剥离镁盐在阳极表面形成钝化层，提高镁电池的充放电比容量和循环稳定性。鉴于此，本技术实施例的镁电池，可应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、军事装备、航空航天等多个领域。
[0118]
实施例
[0119]
下述实施例更具体地描述了本技术公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本技术公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
[0120]
实施例1
[0121]
镁电池电解液的制备：在氧和水的含量低于1ppm且填充氩气的手套箱中，将0.6mol/l无水氯化镁(mgcl2)、0.3mol/l无水双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁(mgtfsi2)及乙
二醇二甲醚混合，并在60℃反应24h，冷却至25℃，得到镁电池电解液。后将缺电子性含硼化合物与电解液进行混合，缺电子性含硼化合物与乙二醇二甲醚的体积比为2:100；在25℃反应2h，得到镁电池电解液。
[0122]
负极的制备：使用金属镁箔作为电池负极，使用前需对镁箔进行打磨以去除表面钝化层。
[0123]
正极的制备：将cus粉末、导电炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比7:2:1混合搅浆，之后将浆料刮涂在热解石墨纸上，60℃烘24h，得到正极材料。
[0124]
隔离膜的制备：以7μm厚的聚乙烯(pe)多孔聚合物薄膜作为隔离膜。
[0125]
镁电池的制备：将cus正极、电解液、隔膜、镁片负极按顺序安装完毕，即完成对镁全电池的制备。
[0126]
实施例2
[0127]
本实施例与实施例1不同之处在于：
[0128]
在氧和水的含量低于1ppm且填充氩气的手套箱中，将：0.1mol/l无水乙基氯化镁(c2h5mgcl)、0.2mol/l无水双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁(mgtfsi2)及乙二醇二甲醚混合，并在60℃反应24h，冷却至25℃，得到镁电池电解液。后将0.1mol/l缺电子性含硼化合物与电解液进行混合缺电子性含硼化合物；应在25℃反应2h，得到镁电池电解液。
[0129]
实施例3
[0130]
本实施例与实施例1不同之处在于：
[0131]
在氧和水的含量低于1ppm且填充氩气的手套箱中，将：10mol/l无水乙基氯化镁(c2h5mgcl)、10mol/l无水双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁(mgtfsi2)及四氢呋喃混合，并在60℃反应24h，冷却至25℃，得到镁电池电解液。后将3mol/l缺电子性含硼化合物与电解液进行混合缺电子性含硼化合物；应在25℃反应2h，得到镁电池电解液。
[0132]
对比例1
[0133]
本对比例与实施例1不同之处在于：
[0134]
镁电池电解液的制备：在氧和水的含量低于1ppm且填充氩气的手套箱中，将0.6mol/l无水氯化镁(mgcl2)、0.3mol/l无水双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁(mgtfsi2)及乙二醇二甲醚混合，并在60℃反应24h，冷却至25℃，得到镁电池电解液。
[0135]
对比例2
[0136]
本实施例与实施例1不同之处在于：
[0137]
在氧和水的含量低于1ppm且填充氩气的手套箱中，将：0.1mol/l无水乙基氯化镁(c2h5mgcl)、0.2mol/l无水双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁(mgtfsi2)及乙二醇二甲醚混合，并在60℃反应24h，冷却至25℃，得到镁电池电解液。
[0138]
对比例3
[0139]
本实施例与实施例1不同之处在于：
[0140]
在氧和水的含量低于1ppm且填充氩气的手套箱中，将：10mol/l无水乙基氯化镁(c2h5mgcl)、10mol/l无水双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺镁(mgtfsi2)及四氢呋喃混合，并在60℃反应24h，冷却至25℃，得到镁电池电解液。
[0141]
测试部分
[0142]
1)沉积-溶解金属镁的极化电压测试
[0143]
对实施例1和对比例1的镁电池进行电化学测试，分别测得其电势和循环寿命。其中，电流密度为0.5ma cm-2
，电量为0.5mah cm-2
。
[0144]
为了检测镁电池电解液沉积-溶解镁的性能，对镁电池电解液在有无缺电子性含硼化合物与电解液的情况下，测试了实施例1和对比例1电解液中镁的沉积溶解过电势，依次如图1-2所示。由图2可知，对比例1在无缺电子性含硼化合物时，镁离子在电解液中的平均可逆沉积溶解过电势为0.3v，且循环寿命小于320h；由图1可知，实施例1的电解液中加入缺电子性含硼化合物之后，镁离子可逆沉积溶解过电势小于0.2v，且循环寿命延长至400h，说明添加剂有助于降低镁离子的可逆沉积溶解过电势，改善镁负极性能。
[0145]
为了检测含杂质水对镁电池电解液的影响，在实施例1和对比例1中的镁电池电解液中均添加800ppm含杂质自来水，结果依次如图3-4所示，由图4可知，对比例1的镁电池电解液不具有耐水性质，当体系中引入800ppm水杂质时，镁离子沉积溶解曲线变得极不稳定，镁离子沉积溶剂过电势增大，且循环寿命变短；由图3可知，实施例1有添加缺电子性含硼化合物的镁电池电解液在引入800ppm水杂质后，镁离子仍然能够稳定地进行可逆沉积和溶解，说明缺电子性含硼化合物赋予了电解液耐水性质。
[0146]
2)镁电池比容量和库伦效率测定
[0147]
对实施例1和对比例1的镁电池进行恒流充放电测试，其中，电池测试的电压范围为0.1-2.0v，电池测试倍率为1c，得到如图5所示的结果。
[0148]
3)x射线光电子能谱测试
[0149]
对实施例1和对比例1的镁电池循环后的负极镁片进行x射线光电子能谱收集得到图5-9所示，其中，图6-图7为实施例1的能谱图，图8-图9为对比例1的能谱图。图6-9中，从0min-4min，实施例1中的负极镁片表面的mgo、mgf2物质峰强大幅度下降幅度大于对比例1中的负极镁片，证明了缺电子性含硼化合物对镁负极界面中mgo、mgf2的剥离作用。
[0150]
综上所述，实施例1与对比例1的差别在于，实施例1添加了缺电子性含硼化合物，经上述实验证明缺电子性含硼化合物可使镁电池电解液更优异的稳定性、更强的耐水抗杂质性以及优异的电化学性能，赋予镁电池更高的充放电比容量和循环性能。
[0151]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。