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CN104078706A - 用于锂金属电池的电解质溶液和锂金属电池 - Google Patents

用于锂金属电池的电解质溶液和锂金属电池 Download PDF

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CN104078706A
CN104078706A CN201410113908.3A CN201410113908A CN104078706A CN 104078706 A CN104078706 A CN 104078706A CN 201410113908 A CN201410113908 A CN 201410113908A CN 104078706 A CN104078706 A CN 104078706A
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electrolyte
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中本博文
河村芳海
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Abstract

本发明提供了一种用于锂金属电池的电解质溶液，其包含具有阳离子的离子液体，所述阳离子包含氮原子和醚基团。在所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为单个碳原子位于所述氮原子和所述氧原子之间。本发明还提供了包含该电解质溶液的锂金属电池。

Description

用于锂金属电池的电解质溶液和锂金属电池
技术领域
本发明涉及用于锂金属电池中的电解质溶液。
背景技术
近来，尖端电子行业的发展已允许将电子设备制得更小更轻，从而使得移动电子装置的使用广为扩展。现今，随着对为此类移动电子装置供电的具有高能量密度的电池不断增长的需求，对锂二次电池的研究正在积极地进行之中。
在这些当中，其中采用锂金属作为负电极的锂金属电池值得一提，因为它们能够获得高容量。由于锂具有0.54g/cm3的低密度并且还具有-3.054V(使用标准氢电极(SHE)作为参比电极)的非常低的标准还原电势，因而其作为用于高能量密度电池的电极材料吸引了人们的注意。
以前在用于锂金属电池的电解质中使用有机溶剂。然而，在有机电解质溶液中，负电极处的锂以树枝状形式析出，这往往导致内部短路。此外，由于化学活性的锂金属与易燃的有机溶剂一起存在，因而难以确保能承受实际使用的安全水平。
随着对安全性的期望的日益增加，阻燃电解质溶液的开发正在进行当中。在此类研究中，离子液体已显现出作为阻燃电解质溶液的前景。这样的离子液体包括N-甲基-N-丙基哌啶双(三氟甲磺酰基)酰胺(PP13TFSA)(日本专利申请公开第2011-14478号(JP2011-14478A))和N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵双(三氟甲磺酰基)酰胺(DEMETFSA)(日本专利申请公开第2011-003313号(JP2011-003313A))。如本文所用的，“离子液体”指仅由作为阳离子和阴离子的组合的离子型分子构成的物质，并且指在常温(15℃至25℃)下为液体的物质。
发明内容
通过使用离子液体如PP13TFSA或DEMETFSA作为用于锂金属电池的电解质溶液，获得了比以前高的安全性，但使用常规离子液体如PP13TFSA或DEMETFSA作为电解质溶液的锂金属电池在电池功率和容量方面仍不尽如人意。因此，存在对能够进一步提高锂金属电池的功率和容量的电解质溶液的需要。
已对提高锂金属电池的功率和容量的电解质溶液进行了广泛的研究。结果已发现，具有以下阳离子的离子液体具有比常规离子液体低的锂金属溶解/析出电阻并因此提高锂金属电池的功率和容量，所述阳离子包含氮原子和醚基团，在所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为单个碳原子位于所述氮原子和所述氧原子之间。
因此，本发明提供了一种用于锂金属电池的电解质溶液，所述电解质溶液包含具有阳离子的离子液体，所述阳离子包含氮原子和醚基团。位于所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为单个碳原子位于所述氮原子和所述氧原子之间。
本发明提供的用于锂金属电池的电解质溶液具有低的锂金属溶解/析出电阻。
附图说明
本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中：
图1为示出本发明的实施例和对比例中制得的电解质溶液的锂溶解/析出电阻的图；和
图2为示出本发明的实施例中制得的电解质溶液的锂溶解/析出电阻的图。
具体实施方式
使用包含迄今使用的离子液体PP13TFSA或DEMETFSA的电解质溶液的锂金属电池在电池功率和容量方面不尽如人意。
在应对这一挑战时，本发明人已发现，通过在电解质溶液中使用包含以下阳离子的离子液体，获得了比以前可能的低的锂金属溶解/析出电阻(锂金属负电极电阻)，从而使得锂金属电池的功率和容量得到改善，所述阳离子包含氮原子和醚基团，其中在所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为单个碳原子位于所述氮原子和所述氧原子之间。
所述离子液体，其具有包含氮原子和醚基团的阳离子，在所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为单个碳原子位于所述氮原子和所述氧原子之间，可包括下式(1)的季铵阳离子。
(在上式中，R1、R2、R3和R4中的至少一个基团含有1至7个碳原子、氢原子和1至3个氧原子。在该阳离子的中心处的氮原子和存在于含有氧原子的至少一个基团中并且最靠近所述氮原子的氧原子布置为其间有单个中间碳原子。优选地，在该阳离子的中心处的氮原子和存在于含有氧原子的所有基团中并且最靠近所述氮原子的氧原子布置为其间有单个中间碳原子。另外，剩余的基团中的每一个含有1至8个碳原子、氢原子和0至3个氧原子，并且R1、R2、R3和R4上含有的氧原子的最大总数为12。)
或者，所述具有包含氮原子和醚基团的阳离子并且其中位于所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为其间有单个中间碳原子的离子液体可包括具有式(2)中所示环状结构和醚基团的季铵阳离子。式(2)中所示的季铵阳离子可与式(1)中所示的季铵阳离子组合使用。
(在上式中，R1和R2中的至少一个基团含有1至7个碳、氢原子和1至3个氧原子。在该阳离子的中心处的氮原子和存在于含有氧原子的至少一个基团中并且最靠近所述氮原子的氧原子布置为其间有单个中间碳原子。优选地，在该阳离子的中心处的氮原子和存在于含有氧原子的所有基团中并且最靠近所述氮原子的氧原子布置为其间有单个中间碳原子。另外，R1和R2中的剩余基团含有1至8个碳原子、氢原子和0至3个氧原子，并且R1和R2上含有的氧原子的最大总数为6。R3含有2至7个碳原子和氢原子。)
所述具有包含氮原子和醚基团的阳离子并且其中位于所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为其间有单个中间碳原子的离子液体优选包含以下阳离子的离子液体：下式(3)的铵阳离子(N122.1o1)
下式(4)的N-甲基-N-甲氧基甲基吡咯烷(P1.1o1)
或它们的混合物。
通过使用包含其中已以使得醚基团中的氧原子和在阳离子的中心处的氮原子布置为其间有单个中间碳原子的方式结合醚基团的阳离子的离子液体作为电解质溶液，可使得锂金属溶解/析出电阻(锂金属负电极电阻)比以前低。降低锂金属负电极电阻使得能够增大锂金属电池的功率和容量。
不受限于理论，因为醚基团是给电子的并且易于与锂离子相互作用，因而在其中已以使得醚基团上的氧原子和在阳离子的中心处的氮原子布置为其间有单个中间碳原子的方式结合醚基团的阳离子中，在阳离子的中心处的电荷密度更低并且阳离子易于被吸附到电极。因此，吸附到电极表面的阳离子层往往变薄，因而界面电阻出现下降。此外，因为式(1)或(3)的直链阳离子具有比环状阳离子如式(2)或(4)的那些柔性(易于弯曲)的骨架，因而吸附的阳离子层往往变得更薄，这显然将进一步降低界面电阻。
举例来说，下式(5)至(7)示出了具有对比例中使用的阳离子结构的P14、PP13和DEME：
DEME。
与包含具有作为对比例在上面示出的式(5)至(7)的阳离子的离子液体的电解质溶液相比，本发明的电解质溶液可比此前进一步降低锂金属溶解/析出电阻。
本发明的电解质溶液可包含阴离子部分。阴离子部分的示意性实例包括下式(8)的双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)、四氟硼酸根、六氟磷酸根和三氟甲磺酸根。优选使用TFSA。更优选地，本发明的电解质溶液包含N-甲基-N-甲氧基甲基-吡咯烷双(三氟甲磺酰基)酰胺(P1.1o1TFSA)、N，N-二乙基-N-甲基-N-甲氧基甲基铵(N122.1o1TFSA)或它们的混合物。
本发明的电解质溶液可包含含锂的金属盐。可使用的含锂的金属盐包括由锂离子和任何下述阴离子组成的盐：卤化物阴离子如Cl-、Br-和I-；硼化物阴离子如BF4 -、B(CN)4 -和B(C2O4)2 -；酰胺阴离子或酰亚胺阴离子如(CN)2N-、[N(CF3)2]-和[N(SO2CF3)2]-；硫酸根阴离子或磺酸根阴离子如RSO3 -(这里及下文，R为脂族烃基团或芳族烃基团)、RSO4 -、RfSO3 -(这里及下文，Rf为含氟的卤代烃基团)和RfSO4 -；含磷的阴离子如Rf 2P(O)O-、PF6 -和Rf 3PF3 -；含锑的阴离子如SbF6 -；以及乳酸根、硝酸根离子、三氟乙酸根和三(三氟甲磺酰基)甲基化物。此类盐的示意性实例包括LiPF6、LiBF4、双(三氟甲磺酰基)酰胺锂(LiN(CF3SO2)2；下文称为“LiTFSA”)、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3和LiClO4。优选使用LiTFSA。可组合使用两种或更多种此类含锂的金属盐。含锂的金属盐相对于离子液体的量虽然不受特别限制，但优选设定为约0.1mol/kg至约1mol/kg。
可使用本发明的电解质溶液制造锂金属电池。锂金属电池可具有正电极层、负电极层以及设置在正电极层和负电极层之间的电解质层，所述电解质层可包含根据本发明的电解质溶液。
本发明的电解质溶液能够在正电极层和负电极层之间交换锂离子。
具有包含氮原子和醚基团的阳离子并且其中位于所述阳离子的中心处的氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为其间有单个中间碳原子的离子液体可自身用作电解质。或者，所用的电解质可为添加了另一离子液体和/或有机溶剂的离子液体，所述另一离子液体为例如P14TFSA、PP13TFSA或DEMETFSA，所述有机溶剂为例如碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、乙腈、丙腈、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二烷、1，3-二氧戊环、硝基甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、环丁砜、γ-丁内酯或乙二醇二甲醚(glyme)。
本发明的包含离子液体的电解质溶液还可包含有机溶剂。通过与所述离子液体组合地使用具有比所述离子液体粘度低的有机溶剂作为电解质溶液，可降低电解质溶液的粘度，该低粘度的电解质溶液能够向电极快速供给锂离子，锂金属电池的容量和功率可得以提高。
本发明的包含离子液体的电解质溶液中可包含的有机溶剂由具有比所述离子液体低的粘度、与所述离子液体相容并且不含活性质子的溶剂来例示。所述有机溶剂优选为具有醚基团的有机溶剂，更优选乙二醇二甲醚。合适的乙二醇二甲醚的示意性实例包括四乙二醇二甲醚和三乙二醇二甲醚。乙二醇二甲醚可有利地用在与P1.1o1TFSA、N122.1o1TFSA或它们的混合物的混合物中。
有机溶剂相对于包含离子液体和有机溶剂的电解质溶液溶剂的总量的比例(摩尔％)优选不大于98％，更优选不大于95％，甚至更优选不大于93.3％，还更优选不大于68％，最优选不大于50％。
还可以将本发明的包含离子液体的电解质溶液与例如聚合物电解质或凝胶电解质一起用作电解质。
可与本发明的包含离子液体的电解质溶液一起使用的聚合物电解质优选包含锂盐和聚合物。所述锂盐不受特别限制，只要其为迄今常用于锂金属电池等中的锂盐即可。实例包括可用作上述含锂的金属盐的锂盐。所述聚合物不受特别限制，只要其与所述锂盐形成络合物即可，并由聚环氧乙烷来例示。
可与本发明的包含离子液体的电解质溶液一起使用的凝胶电解质优选为包含锂盐、聚合物和非水溶剂的凝胶电解质。可使用上述锂盐作为所述锂盐。所述非水溶剂不受特别限制，只要其为能够溶解所述锂盐的非水溶剂即可。例如，可为此目的使用上述有机溶剂。这些非水溶剂可单独使用，或者可以以混合物形式使用两者或更多者。所述聚合物不受特别限制，只要其为能够胶凝的聚合物即可。示意性实例包括聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氨酯、聚丙烯酸酯和纤维素。
使用本发明的电解质溶液制造的锂金属电池中包含的正电极层可包含能够用作锂金属电池中的正电极活性材料的材料。正电极活性材料的示意性实例包括过渡金属氧化物如钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、被其它元素所取代并且具有组成LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2或Li1+xMn2-x-yMyO4(其中M为选自铝、镁、钴、铁、镍和锌中的一种或更多种金属元素)的Li-Mn尖晶石、钛酸锂(LixTiOy)、金属-锂磷酸盐(LiMPO4，其中M为铁、锰、钴或镍)、氧化钒(V2O5)和氧化钼(MoO3)；硫化钛(TiS2)；碳材料如石墨和硬碳；锂钴氮化物(LiCoN)、锂硅氧化物(LixSiyOz)、嵌锂金属间化合物(MgxM或NySb，其中M为锡、锗或锑并且N为铟、铜或锰)，以及它们的衍生物。
正电极层可包含粘合剂。粘合剂材料的期望实例包括但不特别限制于聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚乙烯、丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、丁基橡胶、氢化丁烯橡胶、聚苯乙烯、丁苯橡胶、丁苯胶乳、多磺化橡胶、硝基纤维素、丙烯腈-丁二烯橡胶、聚氟化乙烯、聚偏二氟乙烯和氟橡胶。
正电极层可任选地包含导电添加剂颗粒。所述导电添加剂颗粒不受特别限制；可使用例如石墨或炭黑。
可或单独地或以混合物形式使用锂金属或锂合金作为负电极活性材料。能够与锂金属形成合金的物质的实例包括铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、硅、锗、锑、铅、锡、铟和锌。
本发明的锂金属电池还可包括隔板以防止正电极和负电极之间的短路。所述隔板不受特别限制；可为此目的采用锂金属电池中迄今使用的材料。例如，可使用基于聚合物的非织造织物如聚丙烯非织造织物或聚苯硫醚非织造织物；由烯烃树脂如聚乙烯或聚丙烯制成的多孔膜；或者上述的组合。也可以通过使电解质如液体电解质浸渍到隔板中来形成电解质层。
可邻近正电极层设置正电极集电体。正电极集电体材料不受特别限制，只要其具有导电性并且起到正电极集电体的作用即可。示意性实例包括不锈钢、铝、铜、镍、铁、钛和碳。优选不锈钢和铝。正电极集电体可呈例如箔、板或网的形式。
可邻近负电极层设置负电极集电体。负电极集电体材料不受特别限制，只要其具有导电性并且起到负电极集电体的作用即可。示意性实例包括不锈钢、铜、镍和碳。优选不锈钢和铜。负电极集电体可呈例如箔、板或网的形式。
用来封装所述锂金属电池的电池壳可为能够用在锂金属电池中的常规层合膜。
所述锂金属电池可呈所需的形状，如圆筒形、棱柱形、纽扣状、硬币状或扁平形状，但不限于这些。
所述锂金属电池可为锂空气电池，所述锂空气电池可具有常规的构造。例如，在上述锂金属电池中，正电极层和正电极集电体可制造为具有吸收含氧气体如空气并可采用氧作为活性材料的构造。
锂空气电池的正电极(空气电极)可包含导电材料。优选的导电材料包括但不限于多孔材料。多孔材料的实例包括碳材料如碳。所述碳可为例如炭黑如科琴导电炭黑(ketien black)、乙炔黑、槽法炭黑、炉法炭黑或中孔碳；活性炭，或碳纤维。优选使用具有大比表面积的碳材料。期望的是，所述多孔材料具有约1mL/g的纳米级孔体积。导电材料优选占正电极(空气电极)层的10重量％至99重量％。
正电极(空气电极)层可包含与上述锂金属电池中的正电极层相似的粘合剂。粘合剂优选占正电极(空气电极)层的1重量％至40重量％。
正电极(空气电极)层可包含氧化还原催化剂。氧化还原催化剂的示意性实例包括金属氧化物如二氧化锰、氧化钴和氧化铈；贵金属如铂、钯、金和银；过渡金属如钴；以及有机材料如金属酞菁(例如，酞菁钴)和卟啉铁。氧化还原催化剂优选占正电极(空气电极)层的1重量％至90重量％。
同样可邻近正电极(空气电极)层在锂空气电池中设置正电极(空气电极)集电体。用作锂空气电池中的正电极(空气电极)集电体的材料不受特别限制，只要其为迄今用作集电体的材料即可，包括碳纸、多孔或网样结构(例如，金属网)、纤维和非织造织物。例如，可使用由不锈钢、镍、铝、铁或钛形成的金属网。可使用具有氧供给孔的金属箔作为正电极(空气电极)集电体。
使用本发明的电解质溶液构建的锂空气电池中包含的负电极层、负电极集电体和隔板可由与上述锂金属电池中使用的那些相似的材料制成。
使用本发明的电解质溶液构造的锂空气电池中可使用的外壳材料可为与锂金属电池中使用的那些相似的材料，只要正电极(空气电极)层具有用于氧供给的孔即可。
使用本发明的电解质溶液构造的锂空气电池可包含透氧膜。该透氧膜可例如设置在正电极(空气电极)层上方并在与电解质层相背的侧上；即，在与空气接触的侧上。可使用允许空气内的氧通过并可防止湿气进入的拒水多孔膜作为该透氧膜。例如，可使用由聚酯或聚苯硫醚构成的多孔膜。也可以单独提供拒水膜。
使用本发明的电解质溶液构造的锂空气电池的形状不受特别限制，只要其为具有氧吸入孔的形状即可。所述形状可与锂金属电池中的形状相似。
使用本发明的电解质溶液构造的锂金属电池和锂空气电池可用作一次电池或二次电池。
使用本发明的电解质溶液构造的电池可通过本领域中迄今使用的任何方法来形成。作为说明，描述了形成使用本发明的电解质溶液构造的锂空气电池中包含的正电极(空气电极)层的方法。例如，可通过向给定量的碳颗粒和粘合剂中加入适量的溶剂如乙醇、混合所述成分、然后用辊式压机辊压所得混合物至给定的厚度、干燥并切割来形成包含碳颗粒和粘合剂的正电极(空气电极)层。接下来，通过压力粘结正电极集电体并在施加的热和真空下干燥，可获得正电极(空气电极)层，所述正电极(空气电极)层具有与其相组合的集电体。
用于获得正电极(空气电极)层的另一方法需要向给定量的碳颗粒和粘合剂中加入适量的溶剂、混合所述成分以形成浆料、然后将所述浆料涂布于基材上并干燥。如果需要，可将所得的正电极(空气电极)层压制成型。可使用具有200℃以下的沸点的溶剂如丙酮或NMP作为用于获得所述浆料的溶剂。用来向正电极(空气电极)层基材上涂布所述浆料的方法可为例如刮刀法、凹版转印或喷墨印刷。这里使用的基材不受特别限制，可以使用用作集电体的集电板、具有膜状柔韧性的基材，或刚性基材。例如，可使用基材如不锈钢箔、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或
(溶剂制备)
制备电解质溶液中使用的溶剂。在N-甲基-N-甲氧基甲基-吡咯烷双(三氟甲磺酰基)酰胺(P1.1o1TFSA)的情况下，用N-甲基吡咯烷和溴甲基甲基醚并使用与常规物质DEMETFSA的合成相似的方法进行合成。在N，N-二乙基-N-甲基-N-甲氧基甲基铵(N122.1o1TFSA)的情况下，用N，N-二乙基甲胺和溴甲基甲基醚并使用与常规物质DEMETFSA的合成相似的方法进行合成。至于P14双(三氟甲磺酰基)酰胺(P14TFSA)、PP13TFSA和DEMETFSA，从Kanto Kagaku Co.，Ltd.获得。
(实施例1)
通过使用P1.1o1TFSA作为溶剂、在60℃氩气氛中称取并混合LiTFSA(Kishida Chemical Co.，Ltd.生产)至0.35mol/kg的浓度并搅拌6小时来制备电解质溶液。
(实施例2)
通过使用N122.1o1TFSA作为溶剂、在60℃氩气氛中称取并混合LiTFSA(Kishida Chemical Co.，Ltd.生产)至0.35mol/kg的浓度并搅拌6小时来制备电解质溶液。
(对比例1)
通过使用P14TFSA作为溶剂、在60℃氩气氛中称取并混合LiTFSA(Kishida Chemical Co.，Ltd.生产)至0.35mol/kg的浓度并搅拌6小时来制备电解质溶液。
(对比例2)
通过使用PP13TFSA作为溶剂、在60℃氩气氛中称取并混合LiTFSA(Kishida Chemical Co.，Ltd.生产)至0.35mol/kg的浓度并搅拌6小时来制备电解质溶液。
(对比例3)
通过使用DEMETFSA作为溶剂、在60℃氩气氛中称取并混合LiTFSA(Kishida Chemical Co.，Ltd.生产)至0.35mol/kg的浓度并搅拌6小时来制备电解质溶液。
(锂金属溶解/析出电阻的评价)
在以下条件下对实施例1和2以及对比例1至3中制得的电解质溶液进行电化学测量，并评价每种情况下的锂金属溶解/析出电阻。
提供配备了Ni(直径1.5mm)作为工作电极、Ag/Ag+作为参比电极和Pt作为对电极的三电极测量电池以及作为测量装置的恒电位仪/恒电流仪(Solartron)以供使用。用氩气氛替换测量电池内的气氛，然后将填充了各个电解质溶液的测量电池在恒温室中于25℃和1大气压下静置3小时。然后在特定的条件(25℃，在氩气中，1大气压)下通过在10mV/秒的扫描速率下于锂析出之前和之后扫描相对于Ag/Ag+±0.1V来进行循环伏安测试(CV)。接下来，基于循环伏安测试(CV)的结果，计算锂溶解/析出时的电压-电流斜率作为锂溶解/析出电阻。
图1和2中及表1中示出了对各种电解质溶液测得的锂溶解/析出电阻。如图1中所示，实施例1中制得的电解质溶液的电阻减小至对比例1至3中制得的电解质溶液的电阻的约1/6。如图2中所示，实施例2中制得的电解质溶液的电阻进一步减小至实施例1中制得的电解质溶液的电阻的约3/4。
[表1]
表1
电解质溶液 Li金属溶解/析出电阻(Ω)
实施例1 P1.1o1TFSA 2,920
实施例2 N122.1o1TFSA 2,219
对比例1 P14TFSA 17,390
对比例2 PP13TFSA 22,220
对比例3 DEMETFSA 17,300

Claims (8)

1.一种用于锂金属电池的电解质溶液，包含具有阳离子的离子液体，所述阳离子包含氮原子和醚基团，在所述阳离子的中心处的所述氮原子和在所述醚基团上的氧原子布置为单个碳原子位于所述氮原子和所述氧原子之间。
2.根据权利要求1所述的电解质溶液，其中所述阳离子是直链的。
3.根据权利要求1所述的电解质溶液，其中所述离子液体包含由下式(3)所表示的铵阳离子(N122.1o1)：
由下式(4)所表示的铵阳离子(P1.1o1)：
或它们的混合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解质溶液，还包含有机溶剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电解质溶液，还包含由下式所表示的双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)：
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电解质溶液，还包含含锂的金属盐。
7.根据权利要求6所述的电解质溶液，其中所述含锂的金属盐为双(三氟甲磺酰基)酰胺锂(LiTFSA)。
8.一种锂金属电池，包括：
正电极层，
负电极层，和
电解质层，所述电解质层包含根据权利要求1至7中任一项所述的电解质溶液，并且所述电解质层设置在所述正电极层和所述负电极层之间。
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