[發(fā)明專利]一種提高鋰硫電池循環(huán)性能的電解液

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811254728.1
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109461966A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;廖健淞
• 申請（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42
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本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，提供了一種提高鋰硫電池循環(huán)性能的電解液，其電解液配方包括鋰鹽，蘇丹紅，三甲基氧化磷（THPO），二甲苯，二氧戊環(huán)。通過向電解液中添加三甲基氧化磷（THPO）與蘇丹紅，促進(jìn)鋰離子與蘇丹紅的偶氮結(jié)構(gòu)在THPO輔助下發(fā)生螯合反應(yīng)，使電解液中的鋰離子更難與游離的硫離子結(jié)合，從而抑制硫離子向負(fù)極的遷移。通過鋰離子與添加劑形成螯合相，使硫離子更難鋰離子相互結(jié)合，抑制多硫化鋰向負(fù)極的穿梭效應(yīng)，提高電池的可逆容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種一種提高鋰硫電池循環(huán)性能的電解液。

背景技術(shù)

鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料，使用非水電解質(zhì)溶液的一次電池，與可充電電池鋰離子電池跟鋰離子聚合物電池是不一樣的。鋰電池的發(fā)明者是愛迪生。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著二十世紀(jì)末微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。鋰電池通常分兩大類：鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。雖然鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達(dá)到3860瓦/公斤。但是由于其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電，所以無法作為反復(fù)使用的動力電池。而鋰離子電池由于 具有反復(fù)充電的能力，被作為主要的動力電池發(fā)展。但因?yàn)槠渑浜喜煌脑?，組成的正極材料在各方面性能差異很大，導(dǎo)致業(yè)內(nèi)對正極材料路線的紛爭加大。通常我們說得最多的動力電池主要有磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池以及三元鋰電池（三元鎳鈷錳）。

隨著鋰離子電池技術(shù)的不斷突破，電池的正負(fù)極材料容量逐漸增加，有望在2020年前達(dá)到300Wh/kg的國家標(biāo)準(zhǔn)，但仍然難以滿足對鋰電池容量日益提高的需求。鋰硫電池具有極高的理論容量，是下一代鋰離子電池的首選目標(biāo)。但鋰硫電池在充放電過程中會出現(xiàn)大量的多硫化鋰中間相，在電解液中具有較高的溶解度，極易穿過隔膜向負(fù)極遷移并與負(fù)極的金屬鋰發(fā)生反應(yīng)形成不溶的Li2S，消耗正極硫含量的同時對負(fù)極鋰金屬的腐蝕較為嚴(yán)重。因此對于鋰硫電池中硫正極的溶解和穿梭效應(yīng)的控制具有十分重要的實(shí)際意義。

公開（公告）號： CN102903958A公開了一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能和倍率性能的方法，在鈦酸鋰電池的電解液中添加包括穩(wěn)定劑和氣體消除劑的添加劑，所述穩(wěn)定劑為含氟類、腈類和砜類有機(jī)化合物的一種或幾種；鈦酸鋰電池的化成過程中，控制溫度為-10～60℃，采用1～6次循環(huán)，化成充電采用3～6段先小后大的階梯電流，電流區(qū)間為0.02C～1C，各階段充電時間為1～4小時，上限電壓為1.9～3.2V，所述含氟類、腈類和砜類有機(jī)化合物為氟化環(huán)狀碳酸酯、氟化鏈狀碳酸酯、全氟辛酸銨、丁二氰、笨砜；所述添加劑的加入量為電解液的0.5～2.0wt%；所述化成溫度為5～60℃，上限電壓為2.0～2.8V。該方法適用于正極材料包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料及錳酸鋰摻雜三元材料中的一種或幾種、負(fù)極材料鈦酸鋰為表面不包覆碳或包覆碳材料制作的鋰電池。

上述專利雖然在一定程度上提高了鋰電池電解液的循環(huán)性能，但并未從根本上解決電解液循環(huán)性能的問題，只有對鋰硫電池中硫正極的溶解和穿梭效應(yīng)的控制才能從根本上提高鋰電池電解液的循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有鋰硫電池中硫正極的溶解和多硫化鋰的穿梭效應(yīng)引起可逆容量下降的問題，提出一種提高鋰硫電池循環(huán)性能的電解液。

本發(fā)明涉及的具體技術(shù)方案如下：

一種提高鋰硫電池循環(huán)性能的電解液，該電解液包括以下摩爾組份：

鋰鹽電解液100-200份；

蘇丹紅0.01-10份；

三甲基氧化磷0.02-20份；

二甲苯10-20份；