[發(fā)明專利]用于鋰硫電池的電解質(zhì)和包含其的鋰硫電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780003115.8
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN108028423B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樸寅臺;洪性源;宋祈錫;李昌勛;梁斗景
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社LG化學(xué)
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/42;H01M10/52;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

本發(fā)明涉及用于鋰硫電池的電解質(zhì)溶液和包含其的鋰硫電池。本發(fā)明的用于鋰硫電池的電解質(zhì)溶液顯示優(yōu)異的穩(wěn)定性并且可以通過抑制在鋰硫電池操作期間的氣體產(chǎn)生而改善膨脹現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請要求2016年3月3日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請10-2016-0025398號和2017年1月10日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請10-2017-0003342號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，并通過引用的方式將其全部內(nèi)容并入本文中。

本發(fā)明涉及用于鋰硫電池的電解質(zhì)溶液和包含其的鋰硫電池。

背景技術(shù)

隨著近期便攜式電子裝置、電動車輛和大容量電力存儲系統(tǒng)的發(fā)展，出現(xiàn)了對大容量電池的需求。鋰硫電池是使用具有硫-硫鍵(S-S鍵)的硫系列材料作為正極活性材料且使用鋰金屬作為負(fù)極活性材料的二次電池，且作為正極活性材料的主要材料的硫具有資源非常豐富、無毒且原子量低的優(yōu)點。

此外，鋰硫電池具有1672mAh/g硫的理論放電容量和2600Wh/kg的理論能量密度，與目前研究的其他電池系統(tǒng)的理論能量密度(Ni-MH電池：450Wh/kg；Li-FeS電池：480Wh/kg；Li-MnO₂電池：1000Wh/kg；Na-S電池：800Wh/kg)相比，該理論能量密度非常高，因此鋰硫電池作為具有高能量密度特性的電池而受到關(guān)注。

在使用常規(guī)電解質(zhì)溶液制備大容量鋰硫電池并且對其進(jìn)行試驗時，本發(fā)明的發(fā)明人觀察到在電池操作期間內(nèi)部產(chǎn)生氣體并且電池膨脹的膨脹現(xiàn)象。這樣的膨脹現(xiàn)象導(dǎo)致電解質(zhì)溶液耗盡，電池變形，并且還導(dǎo)致活性材料從電極中脫嵌，產(chǎn)生電池性能下降的問題。

尚未確定由電池內(nèi)部的氣體產(chǎn)生引起的這樣的膨脹現(xiàn)象的原因和產(chǎn)生機(jī)理，因此也沒有對策。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

韓國專利申請公開公報10-2012-0090113號：用于鋰二次電池的電解質(zhì)和包含其的鋰二次電池

發(fā)明內(nèi)容

【技術(shù)問題】

鑒于上述情況，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)研究了鋰硫電池的電解質(zhì)溶液組合物，結(jié)果完成了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明的一方面提供用于鋰硫電池的電解質(zhì)溶液，其顯著減少在電池操作期間的氣體產(chǎn)生量。

本發(fā)明的另一方面提供包含所述電解質(zhì)溶液的鋰硫電池。

【技術(shù)方案】

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用于鋰硫電池的電解質(zhì)溶液，其包含鋰鹽和非水溶劑，并且還包含自由基吸附劑。

在此，自由基吸附劑可以包括選自由醌類化合物、N-氧自由基類化合物、酚類化合物、胺類化合物、烯醇類化合物、硫醇類化合物、疊氮化物類化合物、環(huán)丙烷衍生物、環(huán)丁烷衍生物及其組合構(gòu)成的組中的一種。

在此，醌類化合物可以是選自由1,2-苯醌、1,4-苯醌、1,2-萘醌、1,4-萘醌、9,10-蒽醌、1,4-蒽醌、苊醌及其衍生物構(gòu)成的組中的一種或多種。

在此，N-氧自由基類化合物可以是選自由2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-氧代-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-乙酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基和4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基-苯甲酸酯構(gòu)成的組中的一種或多種。

在此，胺類化合物可以是西瑪津(simazine)、N1,N4-二苯基苯-1,4-二胺或其組合。

在此，基于100重量％的電解質(zhì)溶液，自由基吸附劑的含量可以為0.01重量％至5重量％。