[發(fā)明專利]鋰硫電池電解液及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811220735.X
• 申請(qǐng)日: 2018-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109616698B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐輝;陳國(guó)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳啟辰新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/052;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

一種鋰硫電池電解液，包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和錫有機(jī)物添加劑，電解液中，鋰鹽的濃度為0.1mol/L～2mol/L，錫有機(jī)物添加劑的濃度為0.2％～5％，其余為有機(jī)溶劑。上述電解液的制備方法：步驟1.在充有氬氣的手套箱內(nèi)，將所需有機(jī)溶劑按照比例進(jìn)行混合，混合均勻后得到基礎(chǔ)溶液，手套箱內(nèi)的水、氧含量值均為小于10ppm；步驟2.將在真空干燥箱內(nèi)干燥后的鋰鹽，按照所需配比加入到基礎(chǔ)溶液中進(jìn)行混合，混合均勻后得到鋰硫電池的基礎(chǔ)電解液，鋰鹽的濃度為0.1mol/L～2mol/L；步驟3.將錫有機(jī)物添加劑加入到基礎(chǔ)電解液中進(jìn)行混合，混合均勻后得到鋰硫電池電解液，含錫有機(jī)物添加劑的濃度為0.2％～5％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可改善電池比容量和循環(huán)性能的鋰硫電池電解液。本發(fā)明還涉及所述電解液的制備方法。

背景技術(shù)

單質(zhì)硫因具有較高的理論比容量(1675mAh/g)和較高的理論比能量(2600Wh/kg)、儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，將成為下一代高比能量(單體比能量≥300wh/kg)電池體系中最有希望的電極材料之一。特別是在無(wú)人機(jī)和電動(dòng)汽車等對(duì)于電池能量密度要求更高(單體比能量≥400wh/kg)的技術(shù)領(lǐng)域里，鋰硫電池將極具極大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。然而，單質(zhì)硫本身的導(dǎo)電性差(在常溫25攝氏度下，導(dǎo)電率僅為5×10^-30S/cm)，且在充放電過(guò)程中與鋰離子形成的多硫化物易溶于有機(jī)電解液中，導(dǎo)致了以單質(zhì)硫?yàn)檎龢O構(gòu)筑的鋰硫電池循環(huán)性能差、比容量低、倍率性能差等缺點(diǎn)，從而制約了鋰硫電池的進(jìn)一步市場(chǎng)化。目前，已有許多國(guó)內(nèi)外的科研工作者利用各種方法改善硫電極的電化學(xué)性能，例如采用碳材料和氧化物材料以提高硫正極復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和循環(huán)性能。其中，碳材料包括各種孔結(jié)構(gòu)的活性炭，碳管，碳纖維，石墨烯，氧化石墨烯等；氧化物材料包括氧化鈷，氧化鈦，氧化硅，氧化錳等。這些碳材料和氧化物材料的應(yīng)用，使得硫正極復(fù)合材料的某些方面性能得到了改善，例如比容量、倍率性能、循環(huán)性能等。但是材料的制備工藝相對(duì)復(fù)雜，成本較高，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。在電解液方面的研究也取得了不錯(cuò)的效果，通過(guò)加入各種添加劑來(lái)提高電池的庫(kù)倫效率和循環(huán)性能，很多添加劑在提升庫(kù)倫效率的同時(shí)不能兼顧循環(huán)性能和比容量的改善。目前鋰硫電池的添加劑主要還是LiNO₃和P₂S₅，其對(duì)電池的庫(kù)倫效率的改善具有明顯效果，但是對(duì)于循環(huán)性能和電池比容量的提高效果不明顯。因?yàn)槠渲皇窃阡囏?fù)極表面形成SEI膜，起到保護(hù)鋰負(fù)極的作用，并不能阻止多硫化物的溶解。因此，如何在鋰硫電池材料及電極制備工藝過(guò)程中，通過(guò)電解液的改善來(lái)制備出成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異的鋰硫電池，對(duì)鋰硫電池的工業(yè)化應(yīng)用發(fā)展具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種鋰硫電池電解液。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，就是提供上述鋰硫電池電解液的制備方法。

采用本發(fā)明的制備方法制備出來(lái)的鋰硫電池電解液，通過(guò)簡(jiǎn)單的配置即可得到明顯提高鋰硫電池比容量和改善電池循環(huán)性能的鋰硫電池電解液，可用來(lái)制備出成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異的鋰硫電池。

解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鋰硫電池電解液，其特征是包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和錫有機(jī)物添加劑。

所述的電解液中，鋰鹽的濃度為0.1mol/L～2mol/L，錫有機(jī)物添加劑的濃度為0.2％～5％，其余為有機(jī)溶劑。

所述錫有機(jī)物添加劑包括二甲基硫化錫(C2H6SSn)、三正丁基氫錫(C12H28Sn)、三正丁基甲氧基錫(C13H30OSn)、乙氧化三丁基錫(C14H32OSn)中的一種。

所述鋰鹽包括雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)、三氟磺酸鋰(LiSO3CF3)、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiN(SO2CF3)2)、硝酸鋰(LiNO3)中的一種或多種。