[發(fā)明專利]鋰空氣電池用砜類電解液

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310120005.3
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN103208668A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新波;徐丹;徐吉靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H01M12/08
• 分類號(hào): H01M12/08
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)能源材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰空氣電池用砜類電解液。

背景技術(shù)

鋰空氣電池由于具有高的能量存貯能力及對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注，但是要想將其實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，還需要解決一系列問題，比如電解液穩(wěn)定性低、倍率性能差、可逆效率低等。理想的鋰空氣電池電解液應(yīng)具有低揮發(fā)性、高的氧溶解性、對超氧離子穩(wěn)定等性質(zhì)，然而目前鋰空氣電池中大都采用有機(jī)碳酸鹽類或醚類電解液，這兩類電解液均不能得到好的電池性能，如采用有機(jī)碳酸鹽類電解液，存在著電池容量低、充電電壓高、可逆性差等缺點(diǎn)，正極還會(huì)發(fā)生不可逆分解，產(chǎn)生少量Li₂CO₃等物質(zhì)(Journal?of?the?American?Chemical?Society,2011,133,8040,Journal?of?Physical?Chemistry?A,2011,115,12399)。當(dāng)醚類電解液用于鋰空氣電池時(shí)，雖然產(chǎn)物是人們期望的，但是醚類電解液溶液極易揮發(fā)，如乙二醇二甲醚DME(Journal?of?the?Electrochemical?Society,2011,158,A302,Angewandte?Chemie?International?Edition,2011,50,8609)，不利于電池的循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰空氣電池用砜類電解液，該砜類電解液具有低揮發(fā)性、高的氧氣溶解能力和優(yōu)異的穩(wěn)定性。

本發(fā)明提供一種鋰空氣電池用砜類電解液，該電解液包括：鋰鹽和有機(jī)溶劑，所述的有機(jī)溶劑為二甲基亞砜、二苯基亞砜、氯化亞砜、環(huán)丁砜或二丙砜中的一種或多種。

優(yōu)選的是，所述的鋰鹽為LiN(SO₂CF₃)₂、LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄或LiNO₃中的一種或多種。

優(yōu)選的是，所述的電解液還包括添加劑。

優(yōu)選的是，所述的添加劑為磷酸三甲酯、丙烷磺酸內(nèi)酯或環(huán)己基苯中的一種或多種。

優(yōu)選的是，所述的電解液中各組分的質(zhì)量百分比濃度為：鋰鹽5-10%，有機(jī)溶劑85-90%，添加劑0-5%。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明提供一種鋰空氣電池用砜類電解液，該電解液包括：鋰鹽和有機(jī)溶劑，所述的有機(jī)溶劑為二甲基亞砜、二苯基亞砜、氯化亞砜、環(huán)丁砜或二丙砜中的一種或多種。本發(fā)明的砜類電解液具有低揮發(fā)性、高的氧氣溶解能力、電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點(diǎn)，尤其對超氧根具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，有利于可逆產(chǎn)物的生成和副反應(yīng)的抑制，用于鋰空氣電池時(shí)，能進(jìn)一步提高電池的可逆性，對電池容量、倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性都有顯著改善效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：應(yīng)用本發(fā)明的砜類電解液組裝成的扣式電池，在0.05mAcm^-2電流密度下，首次放電比容量可高達(dá)9400mAhg^-1。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的鋰空氣電池首次充放電曲線圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的鋰空氣電池倍率性能圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2得到的鋰空氣電池循環(huán)性能圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2得到的鋰空氣電池倍率性能圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種鋰空氣電池用砜類電解液，該電解液包括：鋰鹽和有機(jī)溶劑，所述的有機(jī)溶劑為二甲基亞砜、二苯基亞砜、氯化亞砜、環(huán)丁砜或二丙砜中的一種或多種，優(yōu)選為二甲基亞砜或環(huán)丁砜。

本發(fā)明所述的鋰鹽優(yōu)選為LiN(SO₂CF₃)₂、LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄或LiNO₃中的一種或多種，更優(yōu)選為LiN(SO₂CF₃)₂或LiPF₆。

本發(fā)明所述的電解液還包括添加劑，所述的添加劑優(yōu)選為磷酸三甲酯、丙烷磺酸內(nèi)酯或環(huán)己基苯中的一種或多種，更優(yōu)選為磷酸三甲酯或丙烷磺酸內(nèi)酯。

本發(fā)明所述的電解液中各組分的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為：鋰鹽5-10%，有機(jī)溶劑85-90%，添加劑0-5%。