CN113067035A - 一种锂硫电池电解液的配方 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种锂硫电池电解液的配方，将电解质盐溶解在混合溶剂中，随后在避光条件下加入添加剂，搅拌溶解后过滤得到电解质溶液。本发明创造所述的一种锂硫电池电解液的配方，能够提升锂硫电池的放电容量和容量保持率，并且提高电池循环稳定性，增加电池寿命。该方法简单易行、成本低廉，可大规模生产。

Description

一种锂硫电池电解液的配方
技术领域
本发明创造属于二次电池技术领域，具体涉及一种锂硫电池电解液的配方。
背景技术
近年来随着移动电子设备、电动汽车和智能电网的飞速发展，高能量密度电池体系的需求不断加大。锂硫电池具有较高的理论比容量以及低成本和绿色环保等优势，成为最有前景的下一代可充电储能器件之一。电解质作为锂硫电池的关键组成部分，不只起着传输离子、导通内部电路的作用，也是决定电池容量和循环稳定性等综合性能的主要因素之一。理想的电池电解质需要满足如电化学及化学稳定性高、稳定电压窗口宽、离子电导率高及电子绝缘性良好等条件。且在锂硫电池中，因为充放电过程中会形成中间产物多硫化物，所以还需重点考虑电解质中中间产物多硫化物的溶解及稳定性等关键问题。虽然固态或凝胶电解质的抑硫效果突出，但通常存在电导率低、界面相容性差、制备工艺复杂等弊端。因而，开发和设计合适的电解质材料已成为锂硫电池研究的重点。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种锂硫电池电解液的配方，以克服现有电解液的不足。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的。
一种锂硫电池电解液的配方，将电解质盐溶解在适量的混合溶剂中，随后在避光条件下加入一定量的添加剂搅拌溶解后过滤，得到电解液。
进一步的，所述电解质盐为三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）。
进一步的，所述电解质盐的浓度为0-10 mol/L。
进一步的，所述混合溶液为乙二醇二甲醚（DME）和1,3-二氧戊烷（DOL）。
进一步的，所述混合溶液的体积比范围为0.01-20。
进一步的，所述添加剂为苯并三氮唑。
进一步的，所述添加剂与溶剂的质量比为0.001-0.6。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势。
（1）本发明创造所述的一种锂硫电池电解液的配方，开创性地使用苯并三氮唑作为添加剂，能够提升锂硫电池的放电容量和容量保持率以及电池的循环稳定性，可以有效提高电池寿命。
（2）本发明创造所述的一种锂硫电池电解液的配方，溶剂、电解质盐和添加剂易获得，在整个储能体系具有广泛的应用。有鉴于此，本发明创造旨在提出一种锂硫电池电解液的配方，对锂硫电池性能的改进具有一定的现实意义。
附图说明
图1为基于实施例1中的加入添加剂和未加入添加剂的电解液所组装的Li-S半电池的循环性能曲线图。
图2为基于实施例2中的加入添加剂和未加入添加剂的电解液所组装的Li-S半电池的循环性能曲线图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
概括的讲，本发明是一类通过向电解液中加入添加剂来提升电池性能的方法：将电解质盐溶解在适量的混合溶剂中，在避光条件下加入一定量的添加剂，搅拌溶解后过滤得到电解液。
本发明的发明人付出了创造性的劳动，所获得的技术方案在以下几个方面对现有技术做出了显著的改进，所述改进在降低生产成本、提高反应效率及改善反应效果方面都具有明显积极的意义。具体阐述如下。
本发明公开的一种锂硫电池电解液的配方创造性地引入苯并三氮唑作为电解液添加剂。尤其是，本发明的发明人创造性地发现，苯并三氮唑作为电解液添加剂能够很好的提升锂硫电池的放电容量、容量保持率以及电池的循环稳定性，可以大幅提高电池寿命。此方法具有操作简单、原材料来源广泛易获得、成本低的优势，适合商业化生产。
相比于现有技术中的固态电解质，本发明制备的电解液具有低黏度、高电导率、高多硫化物溶解度的优点，可以有效解决固态电解质电导率低、和电极界面相容性差的问题。这是本发明的技术方案突出的优势之一。
在本发明的技术方案中，反应工序简单可控，原材料易得，节约成本和工序，利于工业化生产。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。
实施例一。
将1mmol双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）溶解于1ml的1, 3-二氧戊环（DOL）和1ml的乙二醇二甲醚（DME）的混合溶剂中。随后，在避光条件下向混合溶液中加入1wt.%苯并三氮唑，搅拌溶解后过滤，即得电解液。
用上述电解液组装Li-S半电池，组装好后进行电化学性能测试。作为对比，使用未加入苯并三氮唑添加剂的电解液组装半电池进行测试。
图1为基于实施例1中的加入添加剂和未加入添加剂的电解液所组装的Li-S半电池的循环性能曲线图。在0.25C的电流密度下（1C=1675 mAhg-1），加入添加剂的电解液在稳定循环100周之后，其放电比容量依然可以维持在481mAhg-1；而未加入添加剂的电解液的放电比容量仅为213.8mAhg-1。经过最初几周循环后，加入添加剂的电解液库伦效率能够很好的维持在100%左右，呈现出优异的循环稳定性。而未加入添加剂的电解液在经过最初几周循环后其库伦效率却超过120%，表现出较差的可逆容量和循环稳定性。
实施例二。
将1mmol双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）溶解于1ml的1, 3-二氧戊环（DOL）和1ml的乙二醇二甲醚（DME）的混合溶剂中。随后，在避光条件下向混合溶液中加入3 wt.% 苯并三氮唑，搅拌溶解后过滤，即得电解液。
用上述电解液组装Li-S半电池，组装好后进行电化学性能测试。作为对比，使用未加入苯并三氮唑添加剂的电解液组装半电池进行测试。
图2为基于实施例2中的加入添加剂和未加入添加剂的电解液所组装的Li-S半电池的长循环性能曲线图。在0.25C的电流密度下（1C=1675 mAhg-1），加入添加剂的电解液在稳定循环100周之后，其放电比容量依然可以维持在398.82mAhg-1；而未加入添加剂的电解液的放电比容量仅为213.8mAhg-1。经过最初几周循环后，加入添加剂的电解液库伦效率能够很好的维持在100%左右，呈现出优异的循环稳定性。而未加入添加剂的电解液在经过最初几周循环后其库伦效率却超过120%，表现出较差的可逆容量和循环稳定性。

Claims (8)

1.一种锂硫电池的电解液配方，其特征在于：将电解质盐溶解在混合溶剂中，避光条件下加入添加剂，搅拌溶解后过滤，得到电解液。
2.在根据权利要求1所述的一种锂硫电池的电解液配方，其特征在于：所述电解质盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）。
3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液的配方，其特征在于所述电解质盐的浓度为0-10 mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液的配方，其特征在于：所述混合溶剂为乙二醇二甲醚（DME）和1,3-二氧五环（DOL）。
5.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液的配方，其特征在于：所述混合溶剂体积比范围为0.01-20。
6.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液的配方，其特征在于：所述添加剂为苯并三氮唑。
7.根据权利要求1所述的一种锂硫电池电解液的配方，其特征在于：所述添加剂与混合溶剂的质量比为0.001-0.6。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电解液在制备储能电池领域的用途。
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