[發(fā)明專利]一種鋰硫電池用電解質溶液

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310303409.6
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN104300173A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 曲超;張華民;張益寧;張鳳祥
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發(fā)明涉及鋰硫電池領域，具體的涉及鋰硫電池電解質溶液。

背景技術

鋰硫電池自被提出以來，因為硫的理論能量密度高（2500Wh?kg^-1），資源豐富，價格低廉，越來越多引起關注。特別是最近幾年來，人們通過設計電池正極材料、電解質溶液組成以及探究鋰硫電池機理，使得鋰硫電池的容量保持率以及庫侖效率方面有了一定進步。但是仍無法滿足實用化要求。

鋰硫電池容量保持率和庫侖效率低的原因有：一、多硫化物在正負極的穿梭效應，使得電池充電的電量有一部分損失在不產生電能的電池內部化學反應中；二、在充放電過程中，硫化鋰的不斷地溶解和聚集，逐漸會形成不導電的失活區(qū)域。

針對上述兩個原因，人們通過在電解質溶液中添加少量物質來改善鋰硫電池的穩(wěn)定性。Yuriy?V.Mikhaylik等（Pub.No.:US2011/0059350Al）在電解質溶液中添加硝酸鋰，硝酸鋰能夠在鋰片表面發(fā)生反應生成致密的隔膜而阻隔多硫化物與鋰接觸，進而抑制多硫化物的穿梭。這種方法有效提高了電池的庫侖效率。Zhan?Lin等(Adv.Funct.Mater.2012.DOI:10.1002/adfm.201200696)提出了五硫化磷能溶解不可逆沉積的硫化鋰，也能在鋰片負極表面形成保護膜，而且，電池穩(wěn)定性有一定提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種能提高鋰硫電池穩(wěn)定性的電解質溶液。這種電解質溶液能夠有效溶解鋰硫電池充放電過程中沉積的不可逆的硫化鋰，從而達到活化電池的目的，進一步提高了鋰硫電池的穩(wěn)定性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體實施方案如下：

一種鋰硫電池用電解質溶液，

電解質溶液采用的溶劑包括鏈狀醚類化合物中的一種或兩種以上；

所述的鏈狀醚類化合物為：

其中p為1-4的正整數(shù)；n為1-10的正整數(shù)；q=1-4的正整數(shù)；

電解質溶液中的溶質組分包括以下二種：

（1）鋰鹽中的一種或兩種以上；

所述的鋰鹽包括LiN(SO₃CF₃)₂、LiN(SO₃CF₂CF₃)₂、LiSO₃CF₃、LiBr、LiI、LiPF₆、或LiBOB，其于電解質溶液中的濃度為0.1-10摩爾/升；

（2）二茂鐵或二茂鐵衍生物中的一種或兩種以上的，其于電解質溶液中的質量含量為0.001%-10%；

所述的二茂鐵衍生物包括二茂鐵甲醇鋰、1，1’-二茂鐵二甲醇鋰、二茂鐵甲酸鋰、1，1’-二茂鐵二甲酸鋰、二茂鐵乙酸鋰、1，1’-二茂鐵二乙酸鋰、二茂鐵1-甲基乙烯基吡啶亞胺鹽或乙炔二茂鐵。

所述溶劑包括鏈狀醚類化合物中的一種或兩種以上，以及環(huán)狀醚類化合物中的一種或兩種以上；

所述的環(huán)狀醚類化合物為二氧六環(huán)、二氧戊環(huán)或四氫呋喃；

鏈狀醚類化合物與環(huán)狀醚類化合物體積比為1：100-100：1。

所述鋰鹽優(yōu)選LiN(SO₃CF₃)₂、LiSO₃CF₃、LiBOB中的一種或兩種以上。

所述鏈狀醚類化合物優(yōu)選乙二醇二甲醚(CH₃OCH₂CH₂OCH₃)，三乙二醇二甲醚(CH₃O(CH₂CH₂O)₃CH₃)、乙二醇二乙醚(CH₃CH₂OCH₂CH₂OCH₂CH₃)、四乙二醇二甲醚(CH₃O(CH₂CH₂O)₄CH₃)中的一種或兩種以上。

所述環(huán)狀醚類化合物較優(yōu)二氧戊環(huán)。

所述鋰鹽濃度優(yōu)選0.2-3摩爾/升。

所述溶質組分添加二茂鐵或二茂鐵衍生物時，優(yōu)選二茂鐵。