[發明專利]用于Li-S電池的電解液及其制備方法和包含該電解液的Li-S電池

有效

• 申請號: 201210481362.8
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102983361A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 謝凱;洪曉斌;刁巖;熊仕昭
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M10/0569;H01M4/62
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

1.一種用于Li-S電池的電解液，所述電解液主要由電解質鹽和有機溶劑組成，其特征在于：所述電解質鹽包含聚硫鋰，該聚硫鋰的分子式為Li₂S_n，其中2≤n≤12。

2.根據權利要求1所述的用于Li-S電池的電解液，其特征在于：所述電解質鹽中還包含有鋰鹽，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲基磺酰亞胺鋰、三氟磺酰鋰中的至少一種，所述鋰鹽在電解液中的摩爾濃度為0.1M～2.0M。

3.根據權利要求2所述的用于Li-S電池的電解液，其特征在于：所述鋰鹽為三氟甲基磺酰亞胺鋰和/或高氯酸鋰。

4.根據權利要求1所述的用于Li-S電池的電解液，其特征在于：所述聚硫鋰在電解液中的摩爾濃度以硫元素計為0.01M～12.0M。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的用于Li-S電池的電解液，其特征在于：所述聚硫鋰為單一鏈長的聚硫鋰或者為不同鏈長的聚硫鋰的混合物。

6.根據權利要求1～4中任一項所述的用于Li-S電池的電解液，其特征在于：有機溶劑為乙醇、乙腈、環己烷、環己酮、異丙醇、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、二甲氧基乙烷、1，3-二氧戊烷、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、環丁砜、二亞甲砜、二甲基砜中的至少一種。

7.根據權利要求1～4中任一項所述的用于Li-S電池的電解液，其特征在于：所述電解液中還包含有飛梭抑制劑、阻燃劑、限壓添加劑中的至少一種；所述飛梭抑制劑為無機硝酸鹽、有機硝酸鹽、無機亞硝酸鹽、有機硝基化合物中的一種或多種；所述阻燃劑為烷基磷酸酯、鹵化磷酸酯、磷腈類化合物，氟代鏈狀碳酸酯、烷基全氟代烷基醚中的一種或多種；所述限壓添加劑為金屬茂化合物、聚吡啶配合物、鋰的鹵化物，噻蒽及其衍生物中的一種或多種；所述抑制劑、阻燃劑、限壓添加劑的總摩爾濃度不超過2M。

8.一種如權利要求1～7中任一項所述的電解液的制備方法，包括以下方法（1）或方法（2）中的步驟：

方法（1）：將金屬鋰和單質硫按照1∶（1～12）的摩爾比加入到所述的有機溶劑中，在常溫或加熱溫度低于100℃，且惰性氣氛保護下進行反應，得到含聚硫鋰的電解液，該電解液中聚硫鋰的摩爾濃度以硫元素計在0.01M～12.0M；

方法（2）：將Li₂S和單質硫按照1∶（1～11）的摩爾比加入到所述的有機溶劑中，在常溫或加熱溫度低于100℃，且惰性氣氛保護下進行反應，得到含聚硫鋰的電解液，該電解液中聚硫鋰的摩爾濃度以硫元素計在0.01M～12.0M。