本申請要求在韓國知識產(chǎn)權(quán)局于2015年5月20日提交的韓國專利申請No.10-2015-0070563的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其公開內(nèi)容通過參考全部引入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及采用鋰負(fù)極的鋰金屬電池。
背景技術(shù)：
：隨著電氣、電子、通信、和計算機(jī)工業(yè)已快速地發(fā)展，近來對于具有改善的性能和改善的安全性的二次電池的需求已快速地增加。特別地，與減小電氣和電子產(chǎn)品的重量、厚度、長度、和尺寸以及改善它們的便攜性的趨勢一起，作為核心部件的二次電池也合乎需要地是輕的和緊湊的。此外，隨著環(huán)境污染問題已變得顯著，例如來自大量汽車散發(fā)的空氣污染和噪聲污染，提供對環(huán)境影響較小的能量供應(yīng)源的挑戰(zhàn)已涌現(xiàn)出來，以及期望開發(fā)能夠解決這樣的問題的電動車、包括開發(fā)可用作改善的電動車電源的具有改善的功率輸出和改善的能量密度的電池。鋰金屬電池作為可提供改善的性能的下一代現(xiàn)金新電池已受到重要的關(guān)注?？捎米髫?fù)極材料的鋰在密度和標(biāo)準(zhǔn)還原電勢方面是非常低的。因此，鋰作為用于高能量密度電池的電極材料具有吸引人的特性。但是，需要改善的材料以提供更實(shí)用的鋰電池。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：提供具有鋰負(fù)極的鋰金屬電池。提供用于鋰金屬電池的電解質(zhì)，其提供改善的阻燃性和穩(wěn)定性。額外的方面將部分地在隨后的描述中闡明，和部分地將從所述描述明晰。根據(jù)一個方面，鋰金屬電池包括：包括鋰金屬的鋰負(fù)極；正極；以及介 于所述鋰負(fù)極和所述正極之間的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)包含能夠使鋰離子溶劑化的非氟取代的醚、由式1表示的氟取代的醚、和鋰鹽，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量，式1R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH其中R為-CmF2mH或-CmF2m+1，n為2或更大的整數(shù)，m為1或更大的整數(shù)，a為1或2的整數(shù)，和b為0或1。根據(jù)一個方面，用于鋰金屬電池的電解質(zhì)包含能夠使鋰離子溶劑化的非氟取代的醚、由式1表示的氟取代的醚、和鋰鹽，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量。還公開了鋰金屬電池，其包括所公開的電解質(zhì)，提供改善的壽命特性和改善的電壓穩(wěn)定性。還公開了制造電解質(zhì)的方法，所述方法包括：使能夠使鋰離子溶劑化的非氟取代的醚、由式1表示的氟取代的醚、和鋰鹽接觸以制造所述電解質(zhì)，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于所述非氟取代的醚的量，式1R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH其中R為-CmF2mH或-CmF2m+1，n為2或更大的整數(shù)，m為1或更大的整數(shù)，a為1或2的整數(shù)，和b為0或1。附圖說明由結(jié)合附圖考慮的示例性實(shí)施方式的以下描述，這些和/或其它方面將變得明晰和更容易理解，其中：圖1為鋰金屬電池的實(shí)施方式的示意圖；圖2A顯示根據(jù)實(shí)施例3和7制備的電解質(zhì)的混合試驗的結(jié)果；圖2B顯示根據(jù)對比例1制備的電解質(zhì)的混合試驗的結(jié)果；圖3顯示根據(jù)實(shí)施例1-3制備的電解質(zhì)的粘度(厘泊，cP)和離子電導(dǎo)率(毫西門子/厘米，mS/cm)；圖4顯示根據(jù)實(shí)施例1、4和6、以及對比例4制備的電解質(zhì)的粘度(厘泊)和離子電導(dǎo)率(毫西門子/厘米)；圖5為容量保持率(％)對循環(huán)數(shù)的圖，其顯示根據(jù)實(shí)施例10-12制造的 鋰金屬電池的放電容量的變化；圖6為容量保持率(％)對循環(huán)數(shù)的圖，其顯示根據(jù)實(shí)施例10、13和15、以及對比例9制造的鋰金屬電池的放電容量的變化；圖7為容量保持率(％)對循環(huán)數(shù)的圖，其顯示根據(jù)實(shí)施例10和16制造的鋰金屬電池的放電容量的變化；圖8A和8B各自為電流密度(安/平方厘米，A/cm2)對電勢(伏，相對于Li/Li+)的圖且顯示根據(jù)實(shí)施例10制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法分析結(jié)果；圖9A和9B各自為電流密度(安/平方厘米，A/cm2)對電勢(伏，相對于Li/Li+)的圖，其顯示根據(jù)對比例7制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法分析結(jié)果；圖9C和9D各自為電流密度(安/平方厘米，A/cm2)對電勢(伏，相對于Li/Li+)的圖，其顯示根據(jù)實(shí)施例15制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法結(jié)果；圖9E和9F各自為電流密度(安/平方厘米，A/cm2)對電勢(伏，相對于Li/Li+)的圖，其顯示根據(jù)對比例9制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法結(jié)果；圖10A-10C各自為電流密度(安/平方厘米，A/cm2)對電勢(伏，相對于Li/Li+)的圖，其顯示根據(jù)對比例8制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法分析結(jié)果；圖11為電勢(伏，相對于Li/Li+)對容量(毫安時，mAh)的圖，其顯示根據(jù)實(shí)施例10和對比例7制造的鋰金屬電池的根據(jù)容量的電勢變化；和圖12A和12B為顯示在根據(jù)實(shí)施例10制造的鋰金屬電池中重復(fù)地進(jìn)行300次循環(huán)充電/放電過程之后的鋰負(fù)極狀態(tài)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將對示例性實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行介紹，其實(shí)例圖解于附圖中，其中相同的附圖標(biāo)記始終指的是相同的元件。在這點(diǎn)上，本示例性實(shí)施方式可具有不同的形式并且不應(yīng)解釋為限于本文中所闡明的描述。因此，下面僅通過參考附圖描述示例性實(shí)施方式以說明方面。如本文中使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)列舉項目的一個或多個的任何和全部組合?！盎颉币馕吨昂?或”。表述例如“的至少一個(種)”當(dāng)在要素列表之前或之后時修飾整個要素列表且不修飾所述列表的單獨(dú)要素。將理解，當(dāng)一個元件被稱作“在”另外的元件“上”時，其可直接在所述另外的元件上或者其間可存在中間元件。相反，當(dāng)一個元件被稱作“直接在”另外的元件“上”時，則不存在中間元件。將理解，盡管術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述多種元件、組分、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組分、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于使一個元件、組分、區(qū)域、層或部分區(qū)別于另外的元件、組分、區(qū)域、層或部分。因此，在不背離本文中的教導(dǎo)的情況下，下面討論的“第一元件”、“組分”、“區(qū)域”、“層”或“部分”可稱為第二元件、組分、區(qū)域、層或部分。本文中使用的術(shù)語僅為了描述具體實(shí)施方式的目的且不意圖為限制性的。如本文中使用的，單數(shù)形式“一個(種)(a，an)”和“所述(該)”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，包括“至少一個(種)”，除非內(nèi)容清楚地另外指明。將進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”、或者“含有”和/或“含”當(dāng)用在本說明書中時，表明存在所陳述的特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、和/或組分，但不排除存在或增加一種或多種另外的特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、組分、和/或其集合。此外，相對術(shù)語例如“下部”或“底部”以及“上部”或“頂部”可在本文中用于描述如圖中所圖解的一個元件與另外的元件的關(guān)系。將理解，除圖中所描繪的方位之外，相對術(shù)語還意圖包括器件的不同方位。例如，如果翻轉(zhuǎn)圖之一中的器件，被描述為在其它元件的“下部”側(cè)的元件則將定向在所述其它元件的“上部”側(cè)。因此，取決于圖的具體方位，示例性術(shù)語“下部”可涵蓋“下部”和“上部”兩種方位。類似地，如果將圖之一中的器件翻轉(zhuǎn)，被描述為“在”其它元件“下面”或“之下”的元件則將定向“在”所述其它元件“上方”。因此，示例性術(shù)語“在……下面”或“在……之下”可涵蓋在……上方和在……下面兩種方位。如本文中使用的“約”或“大約”包括所陳述的值，并且意味著在如由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員考慮到所討論的測量以及與具體量的測量有關(guān)的誤差(即，測量系統(tǒng)的限制)所確定的對于具體值的可接受的偏差范圍內(nèi)。例如，“約”可意味著相對于所陳述的值的偏差在一個或多個標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)，或者相對于所陳述的值的偏差在±30％、20％、10％、5％范圍內(nèi)。除非另外定義，本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義與本公開內(nèi)容所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同。將進(jìn)一步理解，術(shù)語，例如常用字典中定義的那些，應(yīng)被解釋為其含義與它們在相關(guān)領(lǐng)域的背景和本公開內(nèi)容中的含義一致，并且將不以理想化或者過于形式的意義進(jìn)行解 釋，除非在本文中清楚地如此定義。在本文中參考作為理想化實(shí)施方式的示意圖的橫截面圖描述示例性實(shí)施方式。這樣，將預(yù)計到作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果的與圖的形狀的偏差。因此，本文中描述的實(shí)施方式不應(yīng)解釋為限于本文中所圖解的區(qū)域的具體形狀，而是將包括由例如制造導(dǎo)致的形狀上的偏差。例如，圖解或描述為平坦的區(qū)域可典型地具有粗糙和/或非線性特征。此外，圖解的尖銳的角可為圓形的。因此，圖中所圖解的區(qū)域在本質(zhì)上是示意性的，且它們的形狀不意圖圖解區(qū)域的精確形狀，且不意圖限制本權(quán)利要求的范圍。下文中，更詳細(xì)地描述用于鋰金屬電池的電解質(zhì)和包括所述電解質(zhì)的鋰金屬電池。根據(jù)實(shí)施方式的鋰金屬電池包括鋰負(fù)極、正極、和電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)包括：i)對于鋰離子具有高溶解能力的非氟取代的醚、ii)由式1表示的氟取代的醚、和iii)鋰鹽，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于鋰離子可溶解于其中的非氟取代的醚的量：式1R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH其中R為-CmF2mH或-CmF2m+1，n為2或更大的整數(shù)，m為1或更大的整數(shù)，a為1或2的整數(shù)，和b為0或1。盡管不想受理論束縛，但是理解，鋰離子溶解于所述非氟取代的醚中且實(shí)際上(effectively)不存在于所述氟取代的醚中。所公開的醚的組合提供具有改善的性質(zhì)的電解質(zhì)，導(dǎo)致改善的鋰金屬電池性能。如果由式1表示的氟取代的醚的量小于或等于鋰離子可溶解于其中的所述非氟取代的醚的量，例如，可難以獲得具有合適的高電壓穩(wěn)定性和阻燃性的合適的電解質(zhì)，或者由于電解質(zhì)具有太高的粘度而可難以獲得合適的離子電導(dǎo)率。鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚具有如下溶解性特性：使得其可溶解鋰鹽至高的濃度，并且在所述電解質(zhì)中形成離子傳導(dǎo)活化區(qū)域。通過使用所述非氟取代的醚，所述電解質(zhì)的抗氧化性可改善，且采用所述電解質(zhì)的鋰金屬電池的高倍率充電/放電特性可改善。盡管不想受理論束縛，但是理解，所述氟取代的醚在所述電解質(zhì)中形成離子傳導(dǎo)失活區(qū)域，且所述氟取代的醚對于鋰鹽具有非常低的溶解性或?qū)嶋H 上不具有溶解性。如果所述電解質(zhì)包含所述氟取代的醚，所述電解質(zhì)的總粘度可降低，和可有效地防止在所述電解質(zhì)和鋰金屬的界面中的離子傳導(dǎo)活化區(qū)域的氧化。此外，所述氟取代的醚可提供改善的阻燃性，使得對于引燃是相對脆弱的所述非氟取代的醚可通過用活性氧阻斷所述電解質(zhì)的反應(yīng)而對于較高的溫度變得穩(wěn)定。所述氟取代的醚可在分子中除–CnF2nH單元之外還包括–CH2-O-單元，和所述–CH2-O-單元可具有擁有未共享電子對的氧，和所述氧可與鋰形成配位鍵。理解該結(jié)構(gòu)提供改善的鋰擴(kuò)散，使得離子電導(dǎo)率可改善。理解除–CnF2nH單元之外還具有–CF2-O-單元代替–CH2-O-單元的氟取代的醚由于其中氧的未共享電子對彼此相鄰的接受電子的-CF2-O-基團(tuán)與式1的具有–CH2-O-單元的化合物相比使得鋰擴(kuò)散更加困難?？梢约s15體積％-約45體積％、例如約20體積％-約40體積％、或約25體積％-約35體積％的量包含鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚，基于所述非氟取代的醚和所述氟取代的醚的總體積。當(dāng)在所述范圍內(nèi)包含所述非氟取代的醚時，所述電解質(zhì)可具有改善的離子電導(dǎo)率?？梢约s55體積％-約85體積％、例如約60體積％-約85體積％、或約65體積％-約80體積％的量包含所述氟取代的醚，基于所述非氟取代的醚和所述氟取代的醚的總體積。當(dāng)在前述范圍內(nèi)包含所述氟取代的醚時，更容易地制備所述電解質(zhì)，和所述電解質(zhì)可具有改善的離子電導(dǎo)率而不使所述鋰金屬電池的抗氧化性或阻燃性惡化，和所述電解質(zhì)的粘度不變得太高。盡管可在下文中更具體地描述通過在電解質(zhì)中添加鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚和由式1表示的氟取代的醚而改善所述鋰金屬電池的性能的原因，但是所述原因不限于以下理論。如果使用石墨負(fù)極作為用于鋰電池的負(fù)極，當(dāng)在所述負(fù)極的表面上形成固體電解質(zhì)界面(SEI)層時，所述負(fù)極的界面特性不顯著地改變。如果通過溶劑使鋰鹽溶劑化，經(jīng)溶劑化的鋰鹽具有擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)且所述擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致石墨或其它具有層間結(jié)構(gòu)的軟碳的結(jié)構(gòu)坍塌、或在石墨電極的SEI表面上的副產(chǎn)物的形成。相反，鋰金屬負(fù)極的界面特性改變，因為在鋰金屬電池中的鋰負(fù)極的充電和放電期間，由于鋰沉積和剝離，在所述鋰金屬負(fù)極的表面上不斷地形成新的界面。因此，如果在石墨電極上形成SEI，理解石墨電極一貫地呈現(xiàn)出 穩(wěn)定的現(xiàn)象。然而，當(dāng)所述鋰負(fù)極經(jīng)過其中鋰金屬離子從所述鋰負(fù)極分離的放電過程時，鋰負(fù)極可被損壞，盡管已在所述鋰負(fù)極上形成了SEI。盡管不想受理論束縛，但是理解，鋰金屬電極可被損壞，因為所述鋰金屬負(fù)極不是離子嵌入/脫嵌型電極，而是具有鋰離子在所述負(fù)極表面上的沉積和剝離的機(jī)制。如果一貫地重復(fù)這樣的過程，所述電解質(zhì)的損耗(耗盡)可發(fā)生，使得電池的壽命特性可惡化。然而，理解，如果使用根據(jù)實(shí)施方式的電解質(zhì)，鋰鹽的量較大，使得引起根據(jù)在充電期間發(fā)生的濃度梯度最小化的離子傳導(dǎo)特性的改善(高倍率特性的改善)，和使溶劑分子與Li金屬負(fù)極接觸的機(jī)會相對減少，使得由SEI形成的副產(chǎn)物層和電解質(zhì)的還原物質(zhì)最少化。因此，所公開的鋰金屬電池可提供改善的密度特性而不在所述鋰負(fù)極的表面上形成副產(chǎn)物，這與石墨電極的情況不同。如果所公開的鋰金屬電池以約2.5摩爾濃度(M)-約7M、約3M-約6M、約3.5M-約5M、或約4M的量包含鋰鹽，在充電期間可發(fā)生溶劑的還原以預(yù)先防止在所述鋰負(fù)極的表面上的SEI的形成。理解由式1表示的氟取代的醚影響電解質(zhì)的阻燃性和抗氧化性。盡管不想受理論束縛，但是理解，所述氟取代的醚當(dāng)添加在所述電解質(zhì)中時，產(chǎn)生在所述負(fù)極的表面上形成的多孔薄膜形狀的SEI。認(rèn)為，所述SEI抑制所述電解質(zhì)的額外的還原反應(yīng)，有效地防止在與所述鋰負(fù)極的界面處的所述電解質(zhì)的氧化，由此改善所述電解質(zhì)的阻燃性，和將所述電解質(zhì)的粘度降低至約5厘泊(cP)或更小、例如約0.01cP-約4cP、或約0.05cP-約3cP、或約0.1cP-約2cP，即使在鋰鹽的高的濃度值下也是如此。理解式1的氟取代的醚使在正極側(cè)的所述電解質(zhì)的氧化最小化，降低所述電解質(zhì)的粘度，有效地賦予所述電解質(zhì)以阻燃性，和大大地影響電解質(zhì)粘度。當(dāng)使用所公開的電解質(zhì)時，電池的阻燃性和安全性例如高電壓安全性改善，且提供具有高能量密度特性而在所述鋰負(fù)極和所述電解質(zhì)之間的界面上不形成不合乎需要的電解質(zhì)的分解產(chǎn)物的電池。此外，鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚可以高的濃度、例如至少約2.5摩爾濃度(M)-約7M、約3M-約6M、約3.5M-約5M、或約4M溶解鋰鹽。因此，通過以比否則可能的濃度高的濃度溶解鋰鹽，使用包括所述非氟取代的醚的所述電解質(zhì)的鋰金屬電池不僅具有改善的離子電導(dǎo)率，而且具 有非常改善的抗氧化性和高倍率充電/放電特性。由于由式1表示的氟取代的醚具有吸電子基團(tuán)，因此其是強(qiáng)地抗氧化的。因此，由式1表示的氟取代的醚可防止在高電壓下可從正極側(cè)發(fā)生的所述電解質(zhì)的氧化，例如如在充電期間可存在的。結(jié)果，由式1表示的氟取代的醚可在所述負(fù)極的表面上形成SEI層，和由式1表示的氟取代的醚具有改善的穩(wěn)定性，使得鋰金屬電池的壽命特性、高倍率充電/放電特性、和安全性可改善，特別是在高電壓下。根據(jù)另一方面，用于鋰金屬電池的電解質(zhì)包括：i)對于鋰離子具有高溶解能力的非氟取代的醚、ii)由式1表示的氟取代的醚、和iii)鋰鹽，其中由式1表示的氟取代的醚的量大于鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚的量：式1R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CnF2nH其中R為-CmF2mH或-CmF2m+1，n為2或更大的整數(shù)，m為1或更大的整數(shù)，a為1或2的整數(shù)，和b為0或1。以范圍約55體積％-約85體積％的量包含由式1表示的氟取代的醚，和以范圍約15體積％-約45體積％的量包含鋰離子在其中被溶劑化的高溶解能力的醚。根據(jù)實(shí)施方式的電解質(zhì)作為用于實(shí)現(xiàn)在高電壓下的高倍率充電/放電的高能量密度的采用鋰負(fù)極的鋰金屬電池的電解質(zhì)是有用的。在式1中，n可為2-5的整數(shù)，和m可為1-5的整數(shù)。在式1中，R可為–CF2CF2H、-CF2CF2CF2H、-CF2CF2CF2CF2H、或-CF3，和-CnF2nH可為–CF2CF2H、-CF2CF2CF2H、或–CF2CF2CF2CF2H。所述式1表示的氟取代的醚具有下式：R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2H，R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2CF2H，或R-{O(CH2)a}b-CH2-O-CF2CF2CF2CF2H。所述氟取代的醚可包括由式2表示的化合物：式2R-CH2-O-CnF2nH其中R為-CmF2mH或-CmF2m+1，n為2-5的整數(shù)，和m為1-5的整數(shù)。由式1表示的氟取代的醚可為選自如下的一種或多種：HCF2CF2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CF3、 HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2CF2H、和HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H。由于所述氟取代的醚具有低的極性，因此雜質(zhì)可溶解到包含所述氟取代的醚的所述電解質(zhì)中的可能性降低。由于所述電解質(zhì)中使用的所述氟取代的醚具有約80℃或更高、例如約80℃-約200℃的閃點(diǎn)，因此所述電解質(zhì)可提供改善的阻燃性，和包括所述電解質(zhì)的電池的高溫穩(wěn)定性可改善。此外，所述氟取代的醚在極性方面是低的且具有其中氟取代的官能團(tuán)鍵合在-CH2-O-部分周圍的結(jié)構(gòu)。盡管不想受理論束縛，但是理解，所述-CH2-O-部分提供改善的與鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚例如二甲基醚(DME)的混溶性。所公開的電解質(zhì)可以范圍約5重量％-約20重量％、約7重量％-約18重量％、或約9重量％-約16重量％的量包括鋰鹽，基于所述電解質(zhì)的總重量。當(dāng)在所述電解質(zhì)中在前述范圍內(nèi)包含所述鋰鹽時，改善所述鋰電池的壽命特性的效果是優(yōu)異的而不增加所述電解質(zhì)的內(nèi)阻。所述鋰鹽可為任何合適的用于制備所述電解質(zhì)的材料。用于所述鋰鹽的代表性材料可包括LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3C、LiSbF6、LiN(SO2CF3)2、Li(FSO2)2N、LiC4F9SO3、LiN(SO2CF2CF3)2、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiB(C2O4)2、二氟(草酸)硼酸鋰(LiFOB)、及其混合物。根據(jù)實(shí)施方式的鋰鹽的實(shí)例可包括LiN(FSO2)2(LiFSI)、LiN(CF3SO2)2(LiTFSI)、LiN(CF3SO2)(CF3CF2CF2CF2SO2)、LiN(CF3CF2SO2)2、LiC(CF3SO2)3、和LiC(CF3CF2SO2)3。所述電解質(zhì)可處于液體狀態(tài)或凝膠狀態(tài)。例如，鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚可為二醇醚溶劑。術(shù)語“二醇醚溶劑”意味著二醇醚和甘醇二甲醚。鋰離子在其中被溶劑化的所述非氟取代的醚可為選自如下的一種或多種：乙二醇二甲基醚(即，1,2-二甲氧基乙烷)、乙二醇二乙基醚(即，1,2-二乙氧基乙烷)、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、丁二醇二甲基醚、丁二醇二乙基醚、一縮二乙二醇二甲基醚、二縮三乙二醇二甲基醚、三縮四乙二醇二甲基醚、一縮二乙二醇二乙基醚、二縮三乙二醇二乙基醚、三縮四乙二醇二乙基醚、一縮二丙二醇二甲基醚、二縮三丙二醇二甲基醚、三縮四丙二醇 二甲基醚、一縮二丙二醇二乙基醚、二縮三丙二醇二乙基醚、三縮四丙二醇二乙基醚、一縮二丁二醇二甲基醚、二縮三丁二醇二甲基醚、三縮四丁二醇二甲基醚、一縮二丁二醇二乙基醚、二縮三丁二醇二乙基醚、三縮四丁二醇二乙基醚、聚(乙二醇)二月桂酸酯(PEGDL)、聚(乙二醇)單丙烯酸酯(PEGMA)、和聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。所述電解質(zhì)在25℃下可具有約5cP或更小、例如約0.01cP-約4cP、或約0.05cP-約3cP、或約0.1cP-約2cP的粘度范圍。當(dāng)所述電解質(zhì)具有這樣的粘度范圍時，離子在所述電解質(zhì)內(nèi)自由地移動，和所述電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率可改善。根據(jù)實(shí)施方式的電解質(zhì)以范圍約2.5M-約7M的量包括所述鋰鹽且具有在25℃下約5cP或更小、例如約2.5cP-約4.0cP的粘度范圍。當(dāng)在所述電解質(zhì)中在前述范圍內(nèi)包含所述鋰鹽且所述電解質(zhì)具有前述粘度時，所述電解質(zhì)可提供改善的導(dǎo)電性和抗氧化性，和可獲得具有改善的高電壓穩(wěn)定性的鋰金屬電池。所述電解質(zhì)可具有在25℃下約1.0mS/cm或更高、例如約1mS/cm-約5mS/cm的離子電導(dǎo)率范圍。所述電解質(zhì)可另外包括選自如下的一種或多種：碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亞丁酯、碳酸乙甲酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲基異丙基酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、二亞甲基二醇二甲基醚、三亞甲基二醇二甲基醚、三縮四乙二醇二甲基醚、聚乙二醇二甲基醚、琥珀腈、二甲基砜、乙基甲基砜、二乙基砜、己二腈、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚、芐腈、乙腈、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、γ-丁內(nèi)酯、二氧戊環(huán)、4-甲基二氧戊環(huán)、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二氧六環(huán)、環(huán)丁砜、二氯乙烷、氯苯、和硝基苯。為了改善所述電解質(zhì)的充電/放電特性、阻燃性和其它性質(zhì)的目的，可在所述電解質(zhì)中添加吡啶、磷酸三乙酯、三乙醇胺、環(huán)狀醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚、六甲基磷酰胺、硝基苯衍生物、硫、奎寧亞胺染料、N-取代的唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、銨鹽、吡咯、2-甲氧基乙醇、和三氯化鋁。在一些情況下，所述電解質(zhì)可另外包括含鹵素的溶劑例如四氯化碳和三氟乙烯以賦予所述電解質(zhì)以不燃性。在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)包括：i)作為對于鋰離子具有高溶解能力的非氟取代的醚的二甲基醚(DME)，ii)各自為氟取代的醚的HCF2CF2CH2OCF2CF2H(TTE)或HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H(OTE)，和iii)雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)或雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰(LiTFSI)。這里，i)DME和ii)TTE或OTE具有約40:60(即，1:1.5)-20:80(即，1:4)、約1:1.75-約1:3.5、或約1:2-約1:3的混合體積比?？梢苑秶s4M-約6M的量包含所述鋰鹽LiFSI或LiTFSI。所述電解質(zhì)中的有機(jī)溶劑可包括低沸點(diǎn)溶劑。所述低沸點(diǎn)溶劑在1個大氣壓下可具有約200℃或更低的沸點(diǎn)范圍。例如，所述有機(jī)溶劑可包括選自如下的一種或多種：碳酸二烷基酯、環(huán)狀碳酸酯、線型或環(huán)狀酯、線型或環(huán)狀酰胺、脂族腈、線型或環(huán)狀醚、和其衍生物。例如，盡管所述有機(jī)溶劑的實(shí)例可包括選自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸氟代亞乙酯(FEC)、碳酸亞丁酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙腈、琥珀腈、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、γ-戊內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)酯、和四氫呋喃的一種或多種，但是所述有機(jī)溶劑不限于這些實(shí)例，且可使用任何合適的有機(jī)溶劑，如果所述有機(jī)溶劑具有低沸點(diǎn)、例如在1個大氣壓下約200℃或更低的沸點(diǎn)的話。所述鋰金屬電池的形式?jīng)]有特別限制，和所述鋰金屬電池可為鋰一次電池或鋰二次電池。所述鋰負(fù)極可為鋰薄膜或鋰合金電極的形式。所述鋰合金可包括可與鋰合金化的金屬和/或準(zhǔn)金屬。所述可與鋰合金化的金屬和/或準(zhǔn)金屬的實(shí)例可包括Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、和Si-Y’合金(其中Y’為堿金屬、堿土金屬、13至16族元素、過渡金屬、稀土元素或其組合，其中Y’不是Si)、Sn-Y”合金(其中Y”為堿金屬、堿土金屬、13至16族元素、過渡金屬、稀土元素或其組合，其中Y”不是Sn)。元素Y’和Y”的實(shí)例可各自獨(dú)立地包括Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po、和其組合。所述鋰金屬電池在約4.35V或更高、例如約4.4V-約4.5V的高電壓范圍具有改善的穩(wěn)定性。在所公開的鋰金屬電池中，在于約2V到約4.4V下0.5C的充電/放電條件下進(jìn)行充電和放電過程20-30次循環(huán)之后，在鋰負(fù)極的表面上形成具有果凍豆(jellybean)狀形態(tài)的鋰沉積層至約10微米(μm)-約30μm、例如約20μm的厚度。C倍率為電池相對于其最大容量被充電或放電的速率的度量。1C倍率意味著將在一小時內(nèi)將全部容量釋放的電流。因此，例如，對于具有100安-時的容量的電池，1C倍率放電將為100安的放電電流，該電池的5C倍率將為500安，和C/2倍率將為50安。例如，所述鋰金屬電池可通過以下方法制造。首先，制備正極。例如，制備其中將正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、和溶劑混合的正極活性材料組合物?？蓪⑺稣龢O活性材料組合物直接涂覆在金屬集流體上以制造正極板。替代地，在將所述正極活性材料組合物流延到獨(dú)立的載體上之后，將從所述載體剝離的膜層疊在金屬集流體上以制造正極板。所述正極不限于以上列舉的形式，且所述正極可以除上述形式之外的其它形式形成?？蓻]有限制地使用任何合適的材料，和用于所述正極活性材料的材料可為鋰復(fù)合氧化物。所述正極活性材料的實(shí)例可包括鋰與選自鈷、錳、鎳、及其組合的金屬的復(fù)合氧化物的至少一種。例如，所述正極活性材料可為由下式之一表示的化合物：LiaAl1-bB’bD2(其中，0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5)；LiaE1-bB’bO2-cDc(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiE2-bB’bO4-cDc(其中，0≤b≤0.5和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobB’cDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobB’cO2-αF’α(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cCobB’cO2-αF’2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB’cDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbB’cO2-αF’α(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbB’cO2-αF’2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中， 0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiI’O2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中，0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中，0≤f≤2)；和LiFePO4。在所述式中，A為Ni、Co、Mn、或其組合；B’為Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、或其組合；D為O、F、S、P、或其組合；E為Co、Mn、或其組合；F’為F、S、P、或其組合；G為Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、或其組合；Q為Ti、Mo、Mn、或其組合；I’為Cr、V、Fe、Sc、Y、或其組合；和J為V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、或其組合?？墒褂眯纬捎谒龌衔锏谋砻嫔系陌矊?、或所述化合物與具有包覆層的化合物的混合物。所述包覆層可包括包覆元素化合物例如包覆元素的氧化物和氫氧化物、包覆元素的羥基氧化物、包覆元素的碳酸氧鹽、和包覆元素的羥基碳酸鹽。形成所述包覆層的化合物可為無定形的或結(jié)晶的。包括在所述包覆層中的包覆元素的實(shí)例可包括Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr、及其混合物。如果形成包覆層的過程可通過不因在所述化合物中使用這樣的元素而對所述正極活性材料的物理性質(zhì)造成不利影響的如噴射包覆法、浸漬法等這樣的方法進(jìn)行，則使用任何包覆方法是良好的。由于所述包覆方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員可良好地理解的內(nèi)容，因此省略所述包覆方法的詳細(xì)描述。為了獲得高密度鋰金屬電池，使用高密度正極是有利的。當(dāng)制造所述高密度正極時，可使用LiCoO2。所述導(dǎo)電劑的實(shí)例可包括：炭黑；石墨顆粒；天然石墨；人造石墨；乙炔黑；科琴黑；碳纖維；碳納米管；銅、鎳、鋁和銀的金屬粉末、金屬纖維或金屬管；和導(dǎo)電聚合物例如聚亞苯基衍生物。然而，所述導(dǎo)電劑不限于所述實(shí)例，且所述導(dǎo)電劑的實(shí)例可包括任何合適的材料，如果所述材料可在本領(lǐng)域中用作導(dǎo)電劑的話。所述粘合劑的實(shí)例可包括偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纖維素/苯乙烯-丁二烯橡膠(SMC/SBR)共聚物、基于苯乙烯-丁二烯橡膠的聚合物、及其混合物。然而，所述粘合劑不限于所述實(shí)例，和所述粘合 劑的實(shí)例可包括任何合適的材料，如果所述材料可用作粘合劑的話。所述溶劑的實(shí)例可包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、水等。然而，所述溶劑不限于所述實(shí)例，且所述溶劑的實(shí)例可包括任何合適的材料，如果所述材料可用作溶劑的話?？梢杂射嚱饘匐姵仡I(lǐng)域的技術(shù)人員在不進(jìn)行過度實(shí)驗的情況下可確定的量包含所述正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、和溶劑。根據(jù)所述鋰金屬電池的用途和組成，可省略所述導(dǎo)電劑、粘合劑、和溶劑的至少一種。接著，制備作為鋰負(fù)極的鋰金屬薄膜或鋰合金薄膜。接著，制備介于所述正極和所述鋰負(fù)極之間的隔板。使用具有高的離子滲透性和機(jī)械強(qiáng)度的介電薄膜作為隔板。所述隔板通常具有約0.01μm-約10μm的孔徑，和通常具有約5μm-約20μm的厚度。所述隔板的實(shí)例可包括由如下形成的片、無紡物等：烯烴聚合物例如聚丙烯；玻璃纖維；聚乙烯；等等。當(dāng)使用固體聚合物電解質(zhì)作為電解質(zhì)時，所述固體聚合物電解質(zhì)也可用作隔板。所述隔板的實(shí)例可包括：由聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、或其組合的兩個或更多個層組成的多層；以及混合多層例如聚乙烯/聚丙烯雙層隔板、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三層隔板、和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層隔板。根據(jù)實(shí)施方式的電解質(zhì)用作鋰金屬電池中的電解質(zhì)。根據(jù)實(shí)施方式的鋰金屬電池可另外包括選自如下的一種或多種：液體電解質(zhì)、固體電解質(zhì)、凝膠電解質(zhì)、和適于用作電解質(zhì)的聚合物離子液體。根據(jù)另外的實(shí)施方式的鋰金屬電池可另外包括選自液體電解質(zhì)、固體電解質(zhì)、凝膠電解質(zhì)和聚合物離子液體的一種或多種、以及隔板。所述液體電解質(zhì)包括選自如下的一種或多種：有機(jī)溶劑、離子液體、和鋰鹽。可使用在鋰金屬電池中作為有機(jī)溶劑使用的合適的材料作為所述有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑的非限制性實(shí)例可包括基于碳酸酯的化合物、基于二醇醚的化合物、和基于二氧戊環(huán)的化合物。所述基于碳酸酯的化合物的實(shí)例可包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸二乙酯、和碳酸乙甲酯。所述基于二醇醚的化合物的實(shí)例可包括選自如下的一種或多種：聚(乙二醇)二甲基醚(PEGDME，聚甘醇二甲醚)、三縮四(乙二醇)二甲基醚 (TEGDME，四甘醇二甲醚)、二縮三(乙二醇)二甲基醚(三甘醇二甲醚)、聚(乙二醇)二月桂酸酯(PEGDL)、聚(乙二醇)單丙烯酸酯(PEGMA)、和聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。所述基于二氧戊環(huán)的化合物的實(shí)例可包括選自如下的一種或多種：1,3-二氧戊環(huán)、4,5-二乙基-1,3-二氧戊環(huán)、4,5-二甲基-1,3-二氧戊環(huán)、4-甲基-1,3-二氧戊環(huán)、和4-乙基-1,3-二氧戊環(huán)。所述有機(jī)溶劑的實(shí)例可包括2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、和γ-丁內(nèi)酯。所述凝膠電解質(zhì)為凝膠狀的電解質(zhì)，和所述凝膠電解質(zhì)可包括所有的材料，如果所述材料為本領(lǐng)域中公知的用于凝膠電解質(zhì)的材料的話。例如，所述凝膠電解質(zhì)可包含聚合物和聚合物離子液體。例如，所述聚合物可為固體接枝(嵌段)共聚物電解質(zhì)。所述固體電解質(zhì)可為有機(jī)固體電解質(zhì)或無機(jī)固體電解質(zhì)。所述有機(jī)固體電解質(zhì)的實(shí)例可包括聚乙烯衍生物、聚環(huán)氧乙烷衍生物、聚環(huán)氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、或包括離子離解基團(tuán)的聚合物。所述無機(jī)固體電解質(zhì)的實(shí)例可包括Cu3N、Li3N、LiPON、Li3PO4·Li2S·SiS2、Li2S·GeS2·Ga2S3、(Na,Li)1+xTi2-xAlx(PO4)3(0.1≤x≤0.9)、Li1+xHf2-xAlx(PO4)3(0.1≤x≤0.9)、Na3Zr2Si2PO12、Li3Zr2Si2PO12、Na5ZrP3O12、Na5TiP3O12、Na3Fe2P3O12、Na4NbP3O12、Li0.3La0.5TiO3、Na5MSi4O12(M為稀土元素例如Nd、Gd、和Dy)、Li5ZrP3O12、Li5TiP3O12、Li3Fe2P3O12、Li4NbP3O12、Li1+x(M,Al,Ga)x(Ge1-yTiy)2-x(PO4)3(0≤x≤0.8，0≤y≤1.0，和M為Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、或Yb)、Li1+x+yQxTi2-xSiyP3-yO12(0<x≤0.4，0<y≤0.6，和Q為Al或Ga)、Li6BaLa2Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li5La3Nb2O12、Li5La3M2O12(M為Nb或Ta)、和Li7+xAxLa3-xZr2O12(0<x<3和A為Zn)。所述聚合物離子液體可為例如離子液體單體的聚合產(chǎn)物、或聚合物型化合物。所述聚合物離子液體在有機(jī)溶劑中是高度可溶的，且因此當(dāng)被進(jìn)一步添加時可進(jìn)一步改善所述電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。當(dāng)所述聚合物離子液體通過使上述離子液體單體聚合而獲得時，在使聚合反應(yīng)完成的產(chǎn)物經(jīng)歷清潔和干燥過程之后，通過陰離子置換反應(yīng)，制備所述聚合物離子液體使得其具有能夠賦予對于有機(jī)溶劑的溶解性的適當(dāng)?shù)年? 離子。根據(jù)示例性實(shí)施方式的聚合物離子液體可包括包含如下的重復(fù)單元：i)如下的至少一種陽離子：基于銨的陽離子、基于吡咯烷的陽離子、基于吡啶的陽離子、基于嘧啶的陽離子、基于咪唑的陽離子、基于哌啶的陽離子、基于吡唑的陽離子、基于唑的陽離子、基于噠嗪的陽離子、基于的陽離子、基于锍的陽離子、基于三唑的陽離子、和其混合物，ii)如下的至少一種陰離子：BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-、AlCl4-、HSO4-、ClO4-、CH3SO3-、CF3CO2-、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、Cl-、Br-、I-、SO42-、CF3SO3-、(C2F5SO2)2N-、(C2F5SO2)(CF3SO2)N-、NO3-、Al2Cl7-、(CF3SO2)3C-、(CF3)2PF4-、(CF3)3PF3-、(CF3)4PF2-、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、SF5CF2SO3-、SF5CHFCF2SO3-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、和(SF5)3C-。根據(jù)另外的實(shí)施方式的聚合物離子液體可通過使離子液體單體聚合而制備。所述離子液體單體可具有所述陰離子、以及選自如下的一種或多種陽離子：基于銨的陽離子、基于吡咯烷的陽離子、基于吡啶的陽離子、基于嘧啶的陽離子、基于咪唑的陽離子、基于哌啶的陽離子、基于吡唑的陽離子、基于唑的陽離子、基于噠嗪的陽離子、基于的陽離子、基于锍的陽離子、基于三唑的陽離子、及其混合物，同時具有能夠聚合的官能團(tuán)例如乙烯基、烯丙基、丙烯酸酯基團(tuán)、或甲基丙烯酸酯基團(tuán)。所述離子液體單體可包括例如溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑或由下式4表示的化合物、或由下式5表示的化合物：式4式5上述聚合物離子液體可為例如由下式6表示的化合物或由下式7表示的化合物：式6其中在式6中，R1和R3各自獨(dú)立地為氫、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C2-C30雜芳基、或取代或未取代的C4-C30碳環(huán)基團(tuán)，和R2表示化學(xué)鍵或表示C1-C3亞烷基、C6-C30亞芳基、C2-C30亞雜芳基、或C4-C30碳環(huán)二價基團(tuán)，X-表示離子液體的陰離子，和n可為500-2800；和式7其中在式7中，Y-以與如式6中定義的X-相同地定義，n可為500-800。在式7中，Y-為雙(三氟甲磺酰)亞胺(TFSI)、BF4-、或CF3SO3-。所述聚合物離子液體的實(shí)例可包括：陽離子聚(1-乙烯基-3-烷基咪唑)，聚(1-烯丙基-3-烷基咪唑)、和(聚(1-(甲基丙烯酰氧基)-3-烷基咪唑)，以及選自CH3COO-、CF3COO-、CH3SO3-、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、(CF3CF2SO2)2N-、C4F9SO3-、C3F7COO-、和(CF3SO2)(CF3CO)N-的陰離子。由式7表示的化合物的實(shí)例可包括聚(雙(三氟甲磺酰)亞胺二烯丙基二甲基銨)。根據(jù)另外的實(shí)施方式的聚合物離子液體的實(shí)例可包括低分子量聚合物、熱穩(wěn)定的離子液體、和鋰鹽。所述低分子量聚合物可具有氧乙烯鏈。所述低分子量聚合物可為甘醇二甲醚。這里，所述甘醇二甲醚的實(shí)例可包括聚乙二醇二甲基醚(聚甘醇二甲醚)、三縮四乙二醇二甲基醚(四甘醇二甲醚)、和二縮三乙二醇二甲基醚(三甘醇二甲醚)。所述低分子量聚合物可具有約75-約2000道爾頓、例如約250-約500道爾頓的重均分子量。如圖1中所示，鋰金屬電池11包括正極13、鋰負(fù)極12、和隔板14。將正極13、負(fù)極12和隔板14卷繞或折疊，之后將它們?nèi)菁{到電池殼15中。隨后，將根據(jù)實(shí)施方式的電解質(zhì)注入電池殼15中，并且通過帽組件16將包含電解質(zhì)的電池殼15密封以完成鋰金屬電池11。電池殼的實(shí)例可包括圓柱形電池殼、矩形電池殼、薄膜型電池殼等。例如，鋰金屬電池可為大的薄膜型電池。所述鋰金屬電池可為鋰離子電池。所述鋰金屬電池可用于電動車(EV)中，因為所述鋰金屬電池在壽命特性和高倍率特性方面是優(yōu)異的。例如，所述鋰金屬電池可用于混合動力車?yán)绮咫娛交旌蟿恿﹄妱榆?PHEV)等中。此外，所述鋰金屬電池可用在其中需要大量電力的存儲的領(lǐng)域中。例如，所述鋰金屬電池可用于電動自行車、電動工具等中。下文中，通過以下實(shí)施例和對比例更詳細(xì)地描述根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的電解質(zhì)和鋰金屬電池。然而，提供這樣的實(shí)施方式僅用于說明性目的，且本發(fā)明的范圍不應(yīng)以任何方式限于其。此外，應(yīng)理解，本公開內(nèi)容不限于以上描述，因為具有本公開內(nèi)容的有關(guān)領(lǐng)域中的普通技術(shù)知識的人員可想到本公開內(nèi)容的其它多種變型。實(shí)施例實(shí)施例1：電解質(zhì)的制備將作為鋰鹽的雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)與具有約20:80的體積比的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)混合以制備5摩爾濃度(M)的電解質(zhì)。實(shí)施例2：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例1相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：改變雙(氟磺酰)亞胺鋰的量以獲得7M的電解質(zhì)。1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有約20:80的混合體積比。實(shí)施例3：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例1相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：改變雙(氟磺酰)亞胺鋰的量以獲得2.5M的電解質(zhì)。1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有約20:80的混合體積比。實(shí)施例4：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例1相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：改變雙(氟磺酰)亞胺鋰的量以獲得3.3M的電解質(zhì)，且1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有約30:70的混合體積比。實(shí)施例5：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例1中相同的方式制備5M的電解質(zhì)，除了如下之外：使用HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)。實(shí)施例6：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例1相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：改變作為鋰鹽的雙(氟磺酰)亞胺鋰的量以獲得2.5M的電解質(zhì)，且1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)具有約40:60的混合體積比。實(shí)施例7：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例3相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：使用2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚(OTE)代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)。實(shí)施例8：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例3相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：使用HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)。實(shí)施例9：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例3相同的方式制備電解質(zhì)，除了通過如下制備2.5M的電解質(zhì)之外：使用LiPF6代替LiFSI作為鋰鹽且另外添加碳酸二甲酯(DMC)，由此將1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)和DMC的混合體積比控制到約20:60:20。與當(dāng)使用LiFSI作為鋰鹽時相比，當(dāng)使用LiPF6作為鋰鹽時，鋰溶劑化效率降低。實(shí)施例10：鋰金屬電池的制造將LiCoO2、由TimcalLtd.制造的導(dǎo)電劑Super-P、聚偏氟乙烯(PVdF)、和N-甲基吡咯烷酮混合以獲得正極組合物。所述正極組合物包括具有約97:1.5:1.5的混合重量比的LiCoO2、導(dǎo)電劑、和PVDF。將所述正極組合物涂覆在具有約15μm的厚度的鋁箔的頂部上，然后將所得產(chǎn)物在約25℃下干燥，然后在約110℃下在真空下熱處理，以獲得正極。將聚乙烯/聚丙烯隔板設(shè)置在根據(jù)上述過程獲得的正極和具有約20μm的厚度的鋰金屬負(fù)極之間，由此制備鋰金屬電池(硬幣單元電池)。將實(shí)施例1的電解質(zhì)添加到所述鋰金屬電池(硬幣單元電池)。實(shí)施例11-16：鋰金屬電池的制造通過根據(jù)與實(shí)施例10相同的方法進(jìn)行鋰金屬電池制造過程而制造鋰金屬電池，除了如下之外：使用實(shí)施例2-7的電解質(zhì)代替實(shí)施例1的電解質(zhì)。對比例1：電解質(zhì)的制備通過如下嘗試電解質(zhì)的制備：根據(jù)與實(shí)施例3相同的方法進(jìn)行電解質(zhì)制備過程，除了使用由下式表示的化合物代替1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)之外：對比例2：電解質(zhì)的制備將作為鋰鹽的雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)以約17.7重量％的量與乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)混合以制備5M的電解質(zhì)。對比例3：電解質(zhì)的制備將作為鋰鹽的雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)以約27重量％的量與具有約6:4的體積比的碳酸二甲酯(DMC)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)混合以制備5M的電解質(zhì)。對比例4：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例1相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：使用具有約5:5的體積比的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)。對比例5：電解質(zhì)的制備以與實(shí)施例1相同的方式制備電解質(zhì)，除了如下之外：使用具有約4:6的體積比的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)和乙二醇二甲基醚(1,2-二甲氧基乙烷，DME)。由于當(dāng)如在對比例5中那樣，DME的量高于TTE的量時，電解質(zhì)的可燃性增加以導(dǎo)致高的風(fēng)險，因此所述電解質(zhì)不適于用作電解質(zhì)。對比例6-10：鋰金屬電池的制造通過根據(jù)與實(shí)施例10相同的方法進(jìn)行鋰金屬電池制造過程而制造鋰金屬電池，除了如下之外：使用對比例1-5的電解質(zhì)代替實(shí)施例1的電解質(zhì)。對比例11：鋰電池的制造通過根據(jù)與實(shí)施例10相同的方法進(jìn)行鋰金屬電池制造過程而制造鋰電池，除了如下之外：使用根據(jù)以下過程制造的石墨負(fù)極代替鋰負(fù)極。將具有約85:15的重量比的石墨和聚偏氟乙烯混合以獲得混合物，將所述混合物涂覆在銅箔上，并將涂覆在銅箔上的所述混合物輥壓和干燥以制造石墨負(fù)極。將聚乙烯/聚丙烯隔板設(shè)置在正極和根據(jù)上述過程獲得的石墨負(fù)極之間，由此制備鋰電池(硬幣單元電池)。將實(shí)施例1的電解質(zhì)添加到所述鋰電池(硬幣單元電池)。評價實(shí)施例1：混合試驗的程度通過在根據(jù)實(shí)施例3、實(shí)施例7、以及對比例1獲得的電解質(zhì)中用肉眼判斷各成分的溶解狀態(tài)而研究關(guān)于電解質(zhì)的混合程度。溶解性試驗結(jié)果呈現(xiàn)于如圖2A和2B中。如圖2A和2B中所呈現(xiàn)的，通過關(guān)于鋰鹽和DME形成均勻的溶液，實(shí)施例3的溶液具有其優(yōu)異的混合狀態(tài)的程度，如圖2A中所呈現(xiàn)的。同樣地，實(shí)施例7的溶液像實(shí)施例3的溶液一樣具有優(yōu)異的混合狀態(tài)的程度。相反，如圖2B中所示，觀察到層分離現(xiàn)象，其中層分離為兩個相，且難以獲得具有均勻的組成的電解質(zhì)，因為由于對比例1的氟取代的醚的高的極性，關(guān)于鋰鹽和DME的混合程度降低。評價實(shí)施例2：粘度和離子電導(dǎo)率試驗1)實(shí)施例1-3檢驗根據(jù)實(shí)施例1-3制備的電解質(zhì)的粘度和離子電導(dǎo)率。通過如下測量所述電解質(zhì)的粘度：使用AntonPaarCorporation的流變儀，使用具有CP50-1的設(shè)備名稱的RheoplusMCR302粘度測量尖端(tip)，和使用在通過在約25℃的測量條件下每約25秒測量粘度而取五個點(diǎn)之后獲得平均值的方法。通過如下評價所述電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率：在約1Hz-約1MHz的頻率范圍內(nèi)向所述電解質(zhì)提供約10mV的偏壓并測量所述電解質(zhì)的電阻。評價結(jié)果呈現(xiàn)于下表1中。表1分類電解質(zhì)的摩爾濃度粘度(cP)離子電導(dǎo)率(mS/cm)實(shí)施例11MDME參比(5M)3.0683.905實(shí)施例21.4MDME參比(7M)3.7162.381實(shí)施例30.5MDME參比(2.5M)1.3733.438如圖3和表1中所呈現(xiàn)的，盡管當(dāng)使用根據(jù)實(shí)施例1-3制備的電解質(zhì)時所述電解質(zhì)具有高的摩爾濃度，但是所述電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率是優(yōu)異的，同時所述電解質(zhì)的粘度是適當(dāng)?shù)摹?)實(shí)施例1、4、6、以及對比例4在根據(jù)與用于測量根據(jù)實(shí)施例1-3制備的電解質(zhì)的粘度和離子電導(dǎo)率的那些相同的方法檢驗電解質(zhì)的粘度和離子電導(dǎo)率之后，所檢驗的粘度和離子電導(dǎo)率呈現(xiàn)于表2和圖4中。表2分類粘度(cP)離子電導(dǎo)率(mS/cm)實(shí)施例13.0683.905實(shí)施例43.2435.465實(shí)施例63.596.269對比例43.027.03如圖4和表2中所呈現(xiàn)的，盡管根據(jù)實(shí)施例1、4、和6制備的電解質(zhì)具有高的濃度值，但是所述電解質(zhì)具有適當(dāng)?shù)恼扯群蛢?yōu)異的離子電導(dǎo)率。根據(jù)對比例4制備的電解質(zhì)呈現(xiàn)出良好的粘度和離子電導(dǎo)率，如表2中所呈現(xiàn)的。根據(jù)對比例4制備的電解質(zhì)呈現(xiàn)出如下結(jié)果：所述電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性降低，如可從以下循環(huán)伏安法分析結(jié)果看出的。評價實(shí)施例3：充電/放電特性(壽命特性)1)實(shí)施例10-12將通過實(shí)施例10-12制造的鋰金屬電池各自在約25℃下以約0.1C倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到約4.30V(相對于Li)。將保持其恒定電壓至4.30V的所述鋰金屬電池充電，然后將所述恒定電壓充電在0.05C倍率的電流下截止。接著，將所述鋰電池以0.1C倍率的恒定電流放電直至所述鋰電 池的電壓達(dá)到2.8V(相對于Li)(化成過程中的第1次循環(huán))。進(jìn)行這樣的充電和放電過程再兩次循環(huán)以完成化成過程。將經(jīng)歷化成過程中的所述兩次循環(huán)的鋰電池在室溫(25℃)下以i)約0.5C倍率或ii)約1C的恒定電流充電直至所述鋰電池的電壓達(dá)到約4.4V的電壓。將所述鋰金屬電池通過約0.72mA的電流以約0.2C倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到約3.0V的截止電壓。重復(fù)進(jìn)行上述充電和放電過程99次循環(huán)以重復(fù)進(jìn)行所述充電和放電過程總共100次循環(huán)。由以下方程1計算容量保持率：方程1容量保持率(％)＝(在第100次循環(huán)時的放電容量/在第1次循環(huán)時的放電容量)×100評價根據(jù)實(shí)施例10-12制造的鋰金屬電池的充電/放電特性的結(jié)果與重復(fù)進(jìn)行所述充電和放電過程25次循環(huán)時的圖5中呈現(xiàn)的放電容量變化相同。2)實(shí)施例10、13和15、以及對比例9在根據(jù)與實(shí)施例10和12相同的方法評價根據(jù)實(shí)施例10、13和15、以及對比例9制造的鋰金屬電池的放電特性的變化之后，將所述鋰金屬電池的放電特性的變化的評價結(jié)果呈現(xiàn)于圖6中。如圖6中所示，可看出，與根據(jù)對比例9制造的鋰金屬電池相比，根據(jù)實(shí)施例10、13和15制造的鋰金屬電池的壽命特性改善。實(shí)施例10和16在根據(jù)與實(shí)施例10和12相同的方法評價根據(jù)實(shí)施例10和16制造的鋰金屬電池的放電特性的變化之后，將所述鋰金屬電池的放電特性的變化的評價結(jié)果呈現(xiàn)于圖7中。如圖7中所示，可看出，根據(jù)實(shí)施例10和16制造的鋰金屬電池具有優(yōu)異的壽命特性。評價實(shí)施例4：電化學(xué)穩(wěn)定性的評價1)實(shí)施例10、以及對比例7、8和11通過以約1mV/秒的掃描速率在約0-約6V(相對于Li)的電壓范圍內(nèi)的循環(huán)伏安法評價關(guān)于在實(shí)施例10和對比例7、8和11中制造的鋰金屬電池的電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)實(shí)施例10制造的鋰金屬電池的根據(jù)循環(huán)伏安法的分析結(jié)果示于圖8A和8B中。此外，根據(jù)對比例7制造的鋰金屬電池的根據(jù)循環(huán)伏安法的分析結(jié)果呈現(xiàn)于圖9A和9B中，且根據(jù)對比例8制造的鋰金屬電池的根據(jù)循環(huán)伏安法的分析結(jié)果呈現(xiàn)于圖10A和10B中。作為評價的結(jié)果，在根據(jù)實(shí)施例10制造的鋰金屬電池中，在約0V附近未觀察到得自除鋰的嵌入/脫嵌之外的電解質(zhì)的分解的氧化-還原反應(yīng)峰，如圖8A和8B中所顯示的。對此，可看出，其它副反應(yīng)未發(fā)生，沒有電解質(zhì)的分解，且最高達(dá)約5.0V的電壓的例如氧化等的副反應(yīng)產(chǎn)生約0.02mA/cm2的無關(guān)緊要的電流值。此外，可看出，隨著重復(fù)循環(huán)，與鋰離子沉積效率有關(guān)的電流值相應(yīng)地增加。像這樣，可看出，根據(jù)實(shí)施例10制造的鋰金屬電池的電解質(zhì)在約0-約5V的電壓范圍內(nèi)是電化學(xué)穩(wěn)定的。相反，在對比例7的鋰金屬電池中未觀察到電解質(zhì)的氧化峰，如圖9A和9B中所示。然而，觀察到得自電解質(zhì)的副反應(yīng)的峰。在根據(jù)對比例8制造的鋰金屬電池中觀察到來自CV階段的得自電解質(zhì)的分解的氧化峰。因此，可看出，隨著重復(fù)循環(huán)，由于在電極和電解質(zhì)之間的界面上的由阻抗(抗性，resistance)層代表的包覆膜的形成，與沉積/剝離效率直接相關(guān)的峰強(qiáng)度相應(yīng)地降低。此外，與在根據(jù)對比例7制造的鋰金屬電池中一樣，在根據(jù)對比例11制造的鋰金屬電池中觀察到看來得自電解質(zhì)的副反應(yīng)的峰。2)實(shí)施例15和對比例9和10根據(jù)與循環(huán)伏安法相同的方法進(jìn)行在實(shí)施例15以及對比例9和10中制造的鋰金屬電池的分析。圖9C和9D呈現(xiàn)關(guān)于根據(jù)實(shí)施例15制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法分析結(jié)果，且圖9E和9F呈現(xiàn)關(guān)于根據(jù)對比例9制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法分析結(jié)果。參照圖9C和9D，根據(jù)實(shí)施例15制造的鋰金屬電池在電化學(xué)穩(wěn)定性方面是優(yōu)異的。相反，在根據(jù)對比例9制造的鋰金屬電池中觀察到如圖9E和9F中所示的得自副反應(yīng)的陰極和陽極峰，且由所述陰極和陽極峰可看出， 所述鋰金屬電池的電化學(xué)穩(wěn)定性降低。此外，根據(jù)對比例10制造的鋰金屬電池呈現(xiàn)出與根據(jù)對比例9制造的鋰金屬電池的循環(huán)伏安法特性類似的循環(huán)伏安法特性。評價實(shí)施例5：充電特性在約25℃下以約0.1C倍率的電流進(jìn)行在實(shí)施例10和對比例7中制造的鋰金屬電池的恒定電流充電過程直至電壓達(dá)到約4.30V(相對于Li)，然后將經(jīng)歷所述恒定電流充電過程的所述鋰金屬電池在以恒定電壓模式保持約4.30V的電壓時在約0.05C倍率的電流下截止。隨后，將經(jīng)截止的鋰金屬電池以約0.1C倍率的恒定電流放電直至在放電期間電壓達(dá)到約2.80V(相對于Li)(化學(xué)轉(zhuǎn)變步驟中的第一次循環(huán))。重復(fù)這樣的充電和放電過程再兩次循環(huán)以完成化學(xué)轉(zhuǎn)變過程。在約室溫(25℃)下以約0.5C倍率的恒定電流進(jìn)行經(jīng)過所述化學(xué)轉(zhuǎn)變步驟的鋰金屬電池的恒定電流充電過程至約4.4V的電壓之后，通過約0.72mA的電流以約0.2C倍率的恒定電流進(jìn)行經(jīng)過所述恒定電流充電過程的鋰金屬電池的恒定電流放電過程直至電壓達(dá)到約3.0V的截止電壓。在檢驗根據(jù)實(shí)施例10和對比例7制造的鋰金屬電池的充電特性之后，將所檢驗的鋰金屬電池的充電特性呈現(xiàn)于圖11中。如圖11中所示，可觀察到如下現(xiàn)象：其中，在根據(jù)對比例7制造的鋰金屬電池中，充電是不可能的。相反，可證實(shí)，與根據(jù)對比例7制造的鋰金屬電池不同，在根據(jù)實(shí)施例10制造的鋰金屬電池中，充電過程順利地進(jìn)行。評價實(shí)施例6：掃描電子顯微鏡(SEM)和X-射線光電子能譜法(XPS)分析將在實(shí)施例10中制造的鋰金屬電池在約25℃下以約0.1C倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到約4.30V(相對于Li)。將保持其恒定電壓到4.30V的所述鋰金屬電池充電，然后將所述恒定電壓充電在0.05C倍率的電流下截止。接著，將所述鋰電池以0.1C倍率的恒定電流放電直至所述鋰電池的電壓達(dá)到2.8V(相對于Li)(化成過程中的第1次循環(huán))。進(jìn)行這樣的充電和放電過程再兩次循環(huán)以完成化成過程。將經(jīng)歷所述化成過程中的所述兩次循環(huán)的鋰電池在約室溫(25℃)下以i)約0.5C倍率或ii)約1C的恒定電流充電直至所述鋰電池的電壓達(dá)到約4.4V 的電壓。將所述鋰金屬電池通過約0.72mA的電流以約0.2C倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到約3.0V的截止電壓。在對于所述鋰金屬電池重復(fù)進(jìn)行這樣的充電和放電過程總共300次循環(huán)之后，對在所述鋰金屬電池的鋰負(fù)極上形成的材料進(jìn)行SEM和XPS分析。圖12A和12B分別為顯示在根據(jù)實(shí)施例10制造的鋰金屬電池中重復(fù)進(jìn)行300次循環(huán)充電/放電過程之后鋰負(fù)極的狀態(tài)的SEM圖像。參照圖12A，所述圖顯示在進(jìn)行充電/放電過程的約300次循環(huán)之后在鋰負(fù)極上形成的產(chǎn)物。通過參照圖12B可看出，在鋰負(fù)極的表面上形成具有約20μm的厚度的具有果凍豆?fàn)钚螒B(tài)的鋰沉積層。XPS分析結(jié)果如在下表3中所呈現(xiàn)的。表3元素重量％原子百分?jǐn)?shù)(％)碳(C)3.876.20氮(N)4.456.11氧(O)42.6551.22氟(F)17.9918.20硫(S)29.8717.90鈷(Co)1.170.38通過參照表3可看出，作為鋰鹽的基于酰亞胺的鹽的分解產(chǎn)物存在于所述鋰負(fù)極的表面上。應(yīng)理解，本文中描述的示例性實(shí)施方式應(yīng)僅在描述的意義上考慮且不用于限制的目的。在各示例性實(shí)施方式中的特征或方面的描述應(yīng)典型地被認(rèn)為可用于其它示例性實(shí)施方式中的其它類似特征或方面。盡管已經(jīng)參照附圖描述了一個或多個示例性實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離如由所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)方面的多種變化。當(dāng)前第1頁1 2 3