一种新型锂硫电池用电解液及锂硫电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113675476A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202111021463.2(22)申请日2021.09.01(71)申请人中南大学地址410012湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人吴飞翔关增强李达青于环宇(74)专利代理机构北京天盾知识产权代理有限公司11421代理人朱伟雄(51)Int.Cl.H01M10/0567(2010.01)H01M10/052(2010.01)H01M10/42(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种新型锂硫电池用电解液及锂硫电池(57)摘要本发明公开了一种新型锂硫电池用电解液，包括锂盐和溶剂，溶剂包括链状醚类溶剂和环状醚类溶剂，锂盐在电解液中的浓度为0.01～0.5mol/L。还公开了一种基于该电解液的锂硫电池。本发明提供的电解液可以有效抑制锂硫电池的穿梭效应，减小硫活性物质的损失，提高锂硫电池的稳定性和容量保持率，同时提供的低粘度锂硫电池用电解液与电极间浸润性良好；且能够在正负极表面分别形成稳定的CEI/SEI层，提高锂硫电池性能；能有效改善锂硫电池在低温下的反应动力学，扩大其应用温度；此外，还能降低锂硫电池电解液中锂盐添加量，进而降低生产成本。CN113675476ACN113675476A权利要求书1/1页1.一种新型锂硫电池用电解液，包括锂盐和溶剂，其特征在于，所述溶剂包括链状醚类溶剂和环状醚类溶剂，所述锂盐在电解液中的浓度为0.01～0.5mol/L。2.根据权利要求1所述的新型锂硫电池用电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、三草酸磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂和氯三氟硼酸锂中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的新型锂硫电池用电解液，其特征在于，所述链状醚类溶剂选自二甲氧基甲烷、二甲醚、乙二醇二甲醚和二甘醇二甲醚中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的新型锂硫电池用电解液，其特征在于，所述环状醚类溶剂选自四氢呋喃、2‑甲基四氢呋喃、1，3‑二氧戊环和1，4‑二氧己环中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的新型锂硫电池用电解液，其特征在于，所述锂盐在电解液中的浓度为0.01～0.1mol/L。6.根据权利要求1～5任意一项所述的新型锂硫电池用电解液，其特征在于，所述溶剂中，所述链状醚类溶剂的体积百分比为0～100%，所述环状醚类溶剂的体积百分比为0～100%。7.根据权利要求1～5任意一项所述的新型锂硫电池用电解液，其特征在于，还包括添加剂；所述添加剂为硝酸锂；所述硝酸锂的浓度为0～0.5mol/L。8.一种锂硫电池，其特征在于，包括负极、正极、隔膜及如权利要求1～7所述的新型锂硫电池用电解液，所述负极材料为锂金属，所述正极为由正极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂组成的浆料固化得到的正极。9.根据权利要求8所述的锂硫电池，其特征在于，所述正极活性材料包括以导电碳材料、金属氧化物或聚合物为载体负载硫单质形成的或再经化学改性的复合材料的一种或多种混合物；所述导电碳材料选自碳纳米管、中空碳管、石墨烯、氧化石墨烯、多孔碳球和空心碳球中的一种或多种；所述金属氧化物选自TiO2、Ti4O7、MnO2、Co3O4、Al2O3和MgO中的一种或多种；所述聚合物选自聚噻吩，聚吡咯，聚乙炔和聚苯胺中的一种或多种。10.根据权利要求8或9所述的锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池的应用温度为25～‑60℃。2CN113675476A说明书1/5页一种新型锂硫电池用电解液及锂硫电池技术领域[0001]本发明属于锂金属电池领域，涉及一种锂硫电池用电解液及锂硫电池。背景技术[0002]锂硫电池是一种极具前景的电化学储能器件，其储能机制是基于负极锂金属的剥离与沉积以及正极硫的多电子转化反应，这些反应分别赋予了锂负极和硫正极3860mAh/g和1675mAh/g的高理论比容量。在2.15V电池电压下，锂硫电池的理论能量密度可高达2600Wh/kg。与此同时，元素硫还具有环境友好、储量丰富、价格低廉等优势。但是，在锂硫电池充放电过程中由于可溶性多硫化锂在电解液中的溶解以及进一步导致的“穿梭效应”严重阻碍了其发展，尤其在低温条件下，硫电极反应动力学缓慢，加剧了上述问题。电解液中多硫化物的扩散速率以及电极界面性质是影响穿梭效应的两个主要因素。[0003]锂盐除了用于电池充放电过程中Li+的传输，还会参与电极与电解液之间的反应，形成电极表面界面层CEI/SEI。锂盐的浓度不仅会影响电解液的离子电导率等物理性质，还会影响电极‑电解液界面的性质与反应。有研究表明，提高锂硫电池的浓