[發(fā)明專利]一種含苯三硫醇添加劑的鋰硫電池電解液及鋰硫電池在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110702930.1 | 申請日： | 2021-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN113394460A | 公開（公告）日： | 2021-09-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 郭瑋;付永柱;張婉瑩 | 申請（專利權(quán)）人： | 鄭州大學 |
| 主分類號： | H01M10/0567 | 分類號： | H01M10/0567;H01M10/0566;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/052 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 喬宇;李艷景 |
| 地址： | 450001 河南*** | 國省代碼： | 河南;41 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 含苯三 硫醇 添加劑 電池 電解液 | ||
本發(fā)明公開了一種含苯三硫醇添加劑的鋰硫電池電解液及鋰硫電池。該電解液包括醚類溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑為1,3,5?苯三硫醇。該鋰硫電池的電解液，以有機小分子硫醇1,3,5?苯三硫醇為添加劑，苯三硫醇能快速的與鋰硫電池中的鋰負極生成均勻的有機?無機SEI層，進一步改善鋰負極枝晶的生成，同時也可與鋰硫電池中的硫正極發(fā)生自結(jié)合低聚反應生成苯基多硫化物來減少多硫化物的生成、降低活性物質(zhì)的溶解損失。苯三硫醇在鋰硫電池的正負極形成了雙層保護，有效提高了鋰硫電池的長循環(huán)穩(wěn)定性、庫倫效率以及倍率性能，具有商業(yè)化應用潛能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋰硫電池電解液技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含苯三硫醇添加劑的鋰硫電池電解液及鋰硫電池。
背景技術(shù)
鋰硫電池是由具有最低還原電勢(-3.04V vs.NHE)的鋰金屬片搭配高比容量且地殼含量較高的硫單質(zhì)組成的二次電池，因其具有較高的比容量1675mAh g-1以及較大的能量密度2600Wh kg-1，被認為最具有發(fā)展前景的二次電池。但是由于鋰金屬負極的枝晶生長問題以及硫正極存在的多硫化物的溶解穿梭問題，使得鋰硫電池庫倫效率以及活性物質(zhì)利用率低，且在循環(huán)過程中活性物質(zhì)不斷被消耗損失。因此鋰硫電池的長循環(huán)性能以及倍率性能較差，這阻礙了其商業(yè)化的應用。
為解決這些問題研究學者們進行了很多改善解決方案，如修飾正負極：使用結(jié)構(gòu)化的鋰金屬負極，使用具有限域作用的多孔或者納米結(jié)構(gòu)的碳硫正極；如電解液修飾：使用氧化還原反應媒介，使用新型鋰鹽以及離子液體電解液；如電極電解液界面修飾：鋰片電解液界面SEI膜的構(gòu)建、硫正極界面保護層CEI的構(gòu)建。然而，這些工作大都是基于單獨電極或者電解液的修飾，而不能同時解決鋰負極和硫正極所存在的問題。因此，尋找一種簡單方法可以同時解決鋰金屬負極的枝晶生長問題以及硫正極存在的多硫化物的溶解穿梭問題，提升鋰硫電池的電化學性能，對于促進其商業(yè)化應用具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種含苯三硫醇添加劑的鋰硫電池電解液及鋰硫電池。該添加劑1,3,5-苯三硫鋰在電池循環(huán)過程中可與鋰負極發(fā)生反應并在鋰負極表面形成SEI層，進一步改善鋰負極枝晶生成的情況；同時也可與硫正極發(fā)生自結(jié)合低聚反應生成苯基多硫化物來減少多硫化物的生成、降低活性物質(zhì)的溶解損失，進一步提高電池的長循環(huán)穩(wěn)定性、庫倫效率以及倍率性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
提供一種含苯三硫醇添加劑的鋰硫電池電解液，包括醚類溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑為1,3,5-苯三硫醇(BTT)。
按上述方案，所述1,3,5-苯三硫醇在電解液中的濃度為0.10～0.5mol/L。
按上述方案，醚類溶劑為DME(乙二醇二甲醚)、DOL(1,3-二氧戊環(huán))中的至少一種，優(yōu)選為DME和DOL的混合液,其中DME和DOL溶劑的體積比為(0.8～1.2):1。
按上述方案，鋰鹽為LiTFSI(雙三氟甲基磺酰亞胺鋰)、LiNO3(硝酸鋰)中的至少一種，優(yōu)選為LiTFSI和LiNO3，其中，LiTFSI在電解液中的濃度為1.0～1.5mol/L，LiNO3在電解液中的濃度為0.15～0.25mol/L。
提供一種鋰硫電池，包括正極材料，負極材料，隔膜和上述含苯三硫醇添加劑的鋰硫電池電解液。
按上述方案，正極材料為負載有硫單質(zhì)的多壁碳納米管紙。
優(yōu)選地，硫負載量為0.8～1.1mg cm-2，碳納米管紙直徑為11～13mm。
按上述方案，所述負載硫單質(zhì)的多壁碳納米管紙正極制備為：將硫單質(zhì)固體粉末溶解于二硫化碳溶劑中，然后滴加在碳納米管紙上，鼓風烘箱中60～65℃烘干12～13小時使溶劑揮發(fā)。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于鄭州大學，未經(jīng)鄭州大學許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202110702930.1/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
