[發(fā)明專利]鋰硫電池用電解液和包含該電解液的鋰硫電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780003228.8
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN108028430B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樸寅臺;洪性源;宋祈錫;玉裕和;梁斗景;李昌勛
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG化學(xué)
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0568;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)明涉及鋰硫電池用電解液和包含所述電解液的鋰硫電池。本發(fā)明的鋰硫電池用電解液顯示優(yōu)異的穩(wěn)定性，并且可以通過抑制鋰硫電池運(yùn)行期間的氣體產(chǎn)生來改善膨脹現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請要求于2016年2月3日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2016-0013248號和于2017年1月17日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2017-0008309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)明涉及鋰硫電池用電解液和包含該電解液的鋰硫電池。

背景技術(shù)

近來，隨著便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)車輛和大容量電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展，出現(xiàn)了對大容量電池的需求。鋰硫電池為使用具有硫-硫鍵(S-S鍵)的硫系物質(zhì)作為正極活性物質(zhì)并使用鋰金屬作為負(fù)極活性物質(zhì)的二次電池，且作為正極活性物質(zhì)的主要材料的硫具有資源非常豐富、無毒和原子量低的優(yōu)點(diǎn)。

另外，鋰硫電池的理論放電容量為1672mAh/g-硫，理論能量密度為2600Wh/kg，與目前研究的其它電池系統(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)相比非常高，因此鋰硫電池作為具有高能量密度特性的電池而備受關(guān)注。

然而，由于硫的利用率低因而不能確保像理論容量那樣的足夠容量，以及由于鋰金屬電極的枝晶形成而造成的電池短路問題，鋰硫電池至今尚未商業(yè)化。鑒于上述情況，為了解決這些問題，已經(jīng)開發(fā)了硫浸滲量增加的正極材料、能夠提高硫利用率的電解液等。

作為鋰硫電池的電解液溶劑，目前最常使用1,3-二氧戊環(huán)(DOL)和1,2-二甲氧基乙烷(DME)的混合溶劑。使用所述溶劑的電解液在硫利用率方面具有優(yōu)異的性質(zhì)。然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的試驗(yàn)結(jié)果，觀察到在使用所述電解液的電池運(yùn)行的同時(shí)在內(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)象引起電解液損耗和電池變形，并且還引起活性物質(zhì)從電極脫離而導(dǎo)致電池性能下降的問題。

由電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體引起的這樣的膨脹現(xiàn)象的原因和發(fā)生機(jī)理尚未確定，因此也沒有對策。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

美國專利第6218054號，Dioxolane and dimethoxyethane electrolyte solventsystem(二氧戊環(huán)和二甲氧基乙烷電解質(zhì)溶劑體系)

發(fā)明內(nèi)容

【技術(shù)問題】

鑒于以上所述，本發(fā)明的發(fā)明人研究了鋰硫電池的電解液溶劑組成，結(jié)果完成了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明的一個(gè)方面提供顯著減少電池運(yùn)行期間的氣體產(chǎn)生量的鋰硫電池用電解液。

本發(fā)明的另一方面提供包含所述電解液的鋰硫電池。

【技術(shù)方案】

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供鋰硫電池用電解液，其包含鋰鹽和非水溶劑，其中所述非水溶劑包含在分子結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)氧的環(huán)狀醚；以及由下面的化學(xué)式1表示的線性醚：

[化學(xué)式1]

R-O-(CH₂CH₂O)_x-CH₂CH₃

(在化學(xué)式1中，R和x與說明書中所說明的相同。)

在此，所述環(huán)狀醚可以為未取代的或被C1-C4的烷基或烷氧基取代的五元環(huán)狀醚至七元環(huán)狀醚，并且優(yōu)選可以為未取代的或被C1-C4的烷基或烷氧基取代的四氫呋喃或四氫吡喃。

在此，化學(xué)式1中的R可以為甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基。