[發明專利]添加深共熔溶劑的電解液和包含所述電解液的鋰硫電池

有效

• 申請號: 201811126931.0
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109119692B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 王美日;李婧;崔洪濤;劉媛媛;呂宏纓;任萬忠
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種耐低溫的電解液和包含所述電解液的耐低溫鋰硫電池。該電池的特點在于將深共熔劑離子液體引入醚類電解液，因其強的氫鍵作用，在有效地降低其本身晶格能及凝固點的同時，提高了鋰硫電池有機電解液低溫條件下離子的轉移速率，從而提高了電解液的離子電導率，改善了電極與電解液的相界面穩定性、均勻性、電導性。

技術領域

本發明涉及一種鋰電池技術，尤其涉及一種應用于鋰硫電池的耐低溫技術。

背景技術

鋰硫電池作為一種新的電化學儲能二次電池，與常規的鋰離子“脫嵌”式材料不同，在放電過程中，硫和金屬鋰發生兩電子反應，可以放出很高的比容量(1675 mAh g^-1),理論比能量也高達2600Wh kg^-1，同時，活性物質硫具有自然豐度大，成本低，低毒，環境友好等優點，因此，鋰硫電池被認為是可替代鋰離子電池的新型二次電池之一，具有良好的應用前景。

然而，在鋰硫電池的使用環境中，溫度對鋰硫電池的充放電性能影響最大。在充放電過程中，溫度影響多硫化鋰在電解液中的溶解度、傳輸速度，從而影響電池的穿梭效應；并且電極的反應速率及電解液的傳輸速度也受溫度的影響較大，因此，適當的溫度環境是保持鋰硫電池充放電性能的關鍵所在，若溫度過低，電導率下降，電極的反應速率下降，導致電池的輸出功率降低。

常規的鋰硫電池的運行環境為室溫運行。因此，拓展鋰硫電池的使用溫度范圍，獲得一種在低溫環境下能夠有效運行的鋰硫電池勢在必行。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有耐低溫特性的鋰硫電池。該電池的特點在于采用具有耐低溫特性的電解液作為鋰硫電池的電解液，來實現電池低溫運行的要求。通過本發明的實施，實現了鋰硫電池低溫運行的要求，增加了鋰硫電池的安全性和使用壽命，擴展了電池應用環境的溫度區間，具有較好的應用前景。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種耐低溫的電解液，包括有機溶劑、鋰鹽、高導電材料、深共熔溶劑，

其中，所述深共熔溶劑的氫鍵供體為酰胺、木糖醇、乳酸、三氟乙酰胺、硫脲、異山梨醇、尿素中的任意一種，氫鍵受體為甜菜堿、脯氨酸、甘氨酸、三甲胺、煙堿酸、乙胺鹽酸鹽、氯化膽堿中的任意一種，

并且，按照所述電解液總體積為參照基準，所述深共熔溶劑的體積為所述電解液總體積的5%-50%。

優選的一種耐低溫的電解液，所述電解液中有機溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、四氫呋喃、乙酸甲酯、甲酸甲酯、乙酸丙酯、二甲基亞砜、環丁砜、二乙二醇二甲醚、四甘醇二甲醚、1，3-二氧五環中的一種或二種以上混合，并且，按照所述電解液總體積為參照基準，所述有機溶劑的體積為所述電解液總體積的50-95%；

所述電解液中的鋰鹽選自雙三氟甲基磺酸酰亞胺鋰、三氟甲基磺酸酰亞胺鋰、六氟磷酸鋰、高氯酸鋰中的一種或二種以上混合，并且，所述鋰鹽的摩爾濃度為0.1-8M，優選0.5-2M；

所述高導電材料為石墨、石墨烯、碳納米管、碳納米纖維、導電活性炭中的任意一種或多種混合，并且，按照所述電解液總質量為參照基準，所述高導電材料的質量為所述電解液總質量的0.1-10%。

優選的一種耐低溫的電解液，所述深共熔溶劑的氧含量小于等于20ppm，水含量小于等于20ppm。

為實現另外的發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種耐低溫的鋰硫電池，包括：

正極、負極、隔膜、電解液，

所述正極、負極、隔膜均浸滲于所述電解液中，

同時，所述正極、負極置于隔膜兩側且不接觸，