一种锂硫电池电解液及其制备方法.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CN113540567A(43)申请公布日2021.10.22(21)申请号202110770018.X(22)申请日2021.07.07(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人李西尧张强(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.H01M10/0567(2010.01)H01M10/058(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称一种锂硫电池电解液及其制备方法(57)摘要本发明公开了属于能源化学技术领域的一种锂硫电池电解液及其制备方法。所述电解液包括有机溶剂、锂盐和高活性添加剂，高活性添加剂的结构为A‑Sn‑B、A‑Sen‑B或A‑Ten‑B的有机硫、硒、碲醚类中的一种或几种。通过引入含Se–Se、S–S或Te–Te键一种或几种的系列高活性添加剂，在电池充放电时发生可逆裂解和重组，与锂硫电池的中间产物多硫化物Li2Sx作用，参与硫的氧化还原过程，生成反应性和扩散能力优异的有机多硫化物RSx+nLi、RSenSxLi或RTenSxLi促进反应动力学，提升硫化锂的化学氧化活性物质的利用率，改善电化学反应的可逆性、循环性能和能量密度，提升电池整体性能。CN113540567ACN113540567A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池电解液，包括有机溶剂和锂盐，其特征在于，还包括高活性添加剂，高活性添加剂的结构为A‑Sn‑B、A‑Sen‑B或A‑Ten‑B的有机硫、硒、碲醚类中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液，其特征在于，所述n为1‑10的自然数。3.根据权利要求2所述的一种锂硫电池电解液，其特征在于，所述n为3‑10的自然数。4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液，其特征在于，所述A和B基团的碳原子个数为1‑8。5.根据权利要求4所述的一种锂硫电池电解液，其特征在于，A和B基团种类包括烃基或苯基；进一步的，包括卤代烃基或卤代芳基。6.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液，其特征在于，电解液中，控制有机溶剂用量，使高活性添加剂的浓度为1‑2000mmol/L；锂盐的浓度为0.1‑5mol/L。7.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂为1,3‑二氧戊环(DOL)、碳酸乙烯酯(EC)、乙二醇二甲醚(DME)、氟代醚(HFE)、碳酸丙烯酯(PC)、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、三乙二醇二甲醚(TEGDME)、四乙二醇二甲醚(TEGDME)、碳酸二甲酯(DMC)、二硫化碳(CS2)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)的一种或几种。8.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液，其特征在于，所述锂盐为双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲磺酸锂(LiTfO)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双(五氟乙磺酰)亚胺锂(LiBETI)、双(全氟‑1‑丁磺酰基)亚胺锂(LiBPBI)、四氟硼酸锂(LiBF4)、碘化锂(LiI)、溴化锂(LiBr)、高氯酸锂(LiClO4)、偏磷酸锂(LiPO3)或硝酸锂(LiNO3)的一种或一种以上。9.权利要求1‑8任一项所述的一种锂硫电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤如下：在惰性气体保护下，向有机溶剂或混合有机溶剂中加入锂盐，然后再加入高活性添加剂，充分搅拌均匀，即得到锂硫电池电解液；所述惰性气体为氮气、氦气及氩气中的至少一种；惰性气体中水含量<0.1ppm，氧气含量<0.1ppm。10.权利要求1‑8任一项所述的锂硫电池电解液在锂硫电池中的应用。2CN113540567A说明书1/8页一种锂硫电池电解液及其制备方法技术领域[0001]本发明属于能源化学技术领域，尤其涉及一种锂硫电池电解液及其制备方法。背景技术[0002]人类社会的不断发展伴随着对能源需求的日益提升，而传统化石资源无法满足日益增长的能源需求，高效新能源的开发与利用成为缓解环境保护的压力和保障能源结构安全的重要手段。电池系统在新能源的转化与存储中扮演着至关重要的作用。[0003]在包括电动汽车、消费电子产品和智能电网在内的多种能源消耗场合中，商用锂离子电池占据着储能体系中的主导性地位，但是其相关性能指标已经接近理论上限。因此开发高能量密度的下一代可充电电池成为当务之急。锂硫(Li–S)电池由于其2600Whkg‑1的极高理论能量密度和低成本的正极材料而备受关注。[0004]然而，硫正极缓慢的多硫化物转化动力学严重阻碍了Li–S电池的性能发挥，成为了Li–S电池实用化的瓶颈问题之一。具体而言