[發(fā)明專利]鋰硫電池電解液、鋰硫電池及其活化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210324671.8
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114678591A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張強;侯立鵬;張學(xué)強;謝瑾
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/056
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 娜拉

本申請公開了一種鋰硫電池電解液、鋰硫電池及其活化方法，鋰硫電池電解液包括溶劑、鋰鹽和硝酸酯添加劑，其中，硝酸酯添加劑為硝酸與包含至少4個碳原子的醇的酯；在電解液中，硝酸酯添加劑的質(zhì)量濃度為1.0％～8.0％，鋰鹽的摩爾濃度為0.2mol/L～2.0mol/L。本申請?zhí)峁┑匿嚵螂姵仉娊庖海渲械南跛狨ヌ砑觿┛梢栽诮饘黉囏?fù)極表面生成富含氮氧化物的固態(tài)電解質(zhì)界面，抑制多硫化物和金屬鋰負(fù)極的寄生反應(yīng)且改善鋰沉積脫出均勻性，進(jìn)而提高鋰硫電池的循環(huán)壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于可充放的高比能二次電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰硫電池電解液、鋰硫電池及其活化方法。

背景技術(shù)

為了實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，需要大力發(fā)展可再生能源。在發(fā)展可再生能源的過程中，采用儲能器件可實現(xiàn)對間歇性的可再生能源進(jìn)行存儲和轉(zhuǎn)化。現(xiàn)階段，儲能器件通常選自鋰離子電池。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，鋰硫電池具有極高的理論能量密度(2600Wh/kg)和實際能量密度(500Wh/kg)，是極具前景的下一代二次電池體系。但是，鋰硫電池的循環(huán)壽命短是限制其應(yīng)用的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例提供一種鋰硫電池電解液、鋰硫電池及其活化方法，解決現(xiàn)有的鋰硫電池的循環(huán)壽命短的技術(shù)問題。

第一方面，本申請實施例提供一種鋰硫電池電解液，電解液包括溶劑、鋰鹽和硝酸酯添加劑，其中，硝酸酯添加劑為硝酸與包含至少4個碳原子的醇的酯；在電解液中，硝酸酯添加劑的質(zhì)量濃度為1.0％～8.0％，鋰鹽的摩爾濃度為0.2mol/L～2.0mol/L。

在本申請的一些實施例中，硝酸酯添加劑選自硝酸丁酯、硝酸戊酯、硝酸異戊酯、硝酸異山梨酯、戊四硝酯中的一種或多種，優(yōu)選為硝酸異山梨酯或硝酸丁酯。

在本申請的一些實施例中，溶劑選自乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊環(huán)、1,2-二甲氧基丙烷、1,3-二甲氧基丙烷、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,4-二氧六環(huán)和四氫呋喃中的一種或多種。

在本申請的一些實施例中，鋰鹽選自雙(氟磺酰)亞胺鋰、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、雙(五氟乙基磺酰)亞胺鋰、三氟甲基磺酸鋰、二氟草酸硼酸鋰，雙草酸鋰中的一種或多種。

在本申請的一些實施例中，硝酸酯添加劑的質(zhì)量濃度為3.0％～6.0％，優(yōu)選為5.0％～6.0％。

在本申請的一些實施例中，鋰鹽的摩爾濃度為0.5mol/L～1.0mol/L。

第二方面，本申請實施例提供了一種鋰硫電池，鋰硫電池包括上述任一項實施例中的鋰硫電池電解液、正極和負(fù)極。

在本申請的一些實施例中，鋰硫電池在0.1C倍率下循環(huán)次數(shù)大于等于70圈，優(yōu)選為大于等于90圈，更優(yōu)選為大于等于100圈。

第三方面，本申請實施例提供了一種鋰硫電池的活化方法，包括以下步驟：

提供并靜置根據(jù)本申請第二方面任一項實施例的鋰硫電池；

對靜置后的鋰硫電池進(jìn)行恒電流充放電，在0.03C～0.07C倍率下進(jìn)行預(yù)循環(huán)，以活化鋰硫電池。

在本申請的一些實施例中，預(yù)循環(huán)的次數(shù)為2圈～3圈，優(yōu)選為2圈。

在本申請的一些實施例中，鋰硫電池的靜置時間為10h～15h，優(yōu)選為12h。