CN113871719A - 一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于可充放的高比能二次电池技术领域的一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液。所述的电解液含有负极保护溶剂、第二溶剂、锂盐和添加剂,负极保护溶剂为R1‑S‑R2化学结构式的单硫醚类化合物中的一种或一种以上。本发明单硫醚溶剂能够抑制正极活性物质多硫化物的溶出,降低多硫化物的溶解度;并且单硫醚溶剂对金属锂负极稳定性极高,能进一步降低溶解的多硫化物对金属锂的腐蚀,从而提升金属锂负极的稳定性,延长锂硫电池的循环寿命。
Description
技术领域
本发明属于可充放的高比能二次电池技术领域,尤其涉及一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液。
背景技术
构建清洁低碳、安全高效的能源体系是解决碳排放造成的全球气候变化问题,实现我国碳达峰、碳中和目标的有力举措。开发可充放的高比能二次电池对于提升能源存储与转化效率,降低碳排放具有积极意义。锂硫电池由于采用高理论比容量的金属锂为负极(3860mAh/g)和硫为正极(1672mAh/g),具有极高的理论能量密度(2600Wh/kg),是极具潜力的下一代二次电池体系。此外,硫单质具有储量丰富、环境友好和价格低廉的优势,是实现低碳排放的极佳电池材料体系。
然而,锂硫电池的实用化进程面临着巨大的挑战。锂硫电池的硫正极在循环过程中基于转化机制,而非传统锂离子电池的插层机制。在充放电过程中,正极的硫单质会生成可溶解的多硫化物,多硫化物会扩散到负极,腐蚀金属锂负极。一方面,多硫化物和金属锂的副反应会造成活性物质的损失,降低电池的能量密度和能量效率;另一方面,多硫化物对金属锂的腐蚀会导致负极的快速消耗,使得电池寿命大幅衰减。因此,降低多硫化物对金属锂腐蚀,对于提升金属锂负极稳定性,延长锂硫电池寿命具有重要意义。
目前,对于锂硫电池的研究主要集中在正极领域,通过采用导电碳骨架设计、引入催化剂等手段来减少多硫化物的溶出,提升正极转化动力学。但是,这些设计手段大多涉及复杂的电极结构设计,成本较高;此外,由于传统电解液是醚类溶剂体系,多硫化物的溶出仍然不可避免,对金属锂负极的腐蚀依然很严重。除了对正极改性之外,采用电解液添加剂的方式,如硝酸锂及其衍生物等,可以优化负极和电解液界面,改善固态电解质界面膜来提升金属锂负极的沉积和脱出行为,间接地减缓多硫化物对金属锂的腐蚀。但是采用添加剂的方式改进固态电解质界面膜不能完全抑制金属锂负极的不均匀沉积和脱出,一旦固态电解质界面膜破裂,金属锂仍然会暴露在多硫化物电解液中而被腐蚀。而且功能性添加剂都是牺牲型的,被不断消耗后则不能持续发挥作用。因此,实现金属锂负极在多硫化物中的保护,是提升锂硫电池循环寿命的关键,但是目前研究仍然非常匮乏且面临极大挑战。
通过引入对金属锂负极稳定的溶剂,设计新型电解液体系,能降低多硫化物溶解,降低多硫化物和金属锂的反应活性,提升金属锂负极的稳定性,延长锂硫全电池循环寿命。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,所述的电解液含有负极保护溶剂、第二溶剂、锂盐和添加剂,负极保护溶剂为R1-S-R2化学结构式的单硫醚类化合物中的一种或一种以上。
所述的含R1-S-R2化学结构式的单硫醚类化合物中S键类型为C1-S-C2,S原子仅与C原子以单键方式相连。
首先,锂硫电池面临多硫化物溶出的问题,多硫化物溶出的本质是溶剂分子和多硫化物中锂离子的强相互作用造成多硫化物进入电解液中,本申请采用的单硫醚类化合物分子中S原子和多硫化物中Li离子的作用很弱,且单硫醚的封端基团(即,R1和R2)空间位阻较大,进一步削弱了单硫醚分子与多硫化物中锂离子的作用力,从而抑制正极活性物质多硫化物的溶出,降低多硫化物在电解液中的溶解度。
多硫化物与金属锂反应的前提是多硫化物接触到金属锂负极,在上述基础上,溶解的多硫化物被单硫醚类溶剂分子包围,由于单硫醚类溶剂分子中C–S单键的键能较高,结构稳定,与金属锂负极反应活性极低,因此,多硫化物暴露到金属锂负极表面的概率降低;所述过程进一步降低溶解的少量多硫化物和金属锂的副反应,提升金属锂负极的稳定性,延长锂硫电池的循环寿命。
R1、R2相同或不同;R1和R2为C2~C8饱和烃基或C6~C8部分不饱和环状官能团,R1和R2均为化学稳定的官能团。
进一步的,所述的C6~C8部分不饱和环状官能团包括苯基或取代苯基。
更进一步的,所述单硫醚类化合物包括异丙基硫醚、正丁基硫醚、异丁基硫醚、三氟甲基苯硫醚、4-氟硫代苯甲醚、丙基硫醚、三氟甲基苯硫醚。
所述的第二溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环中的一种或一种以上。
所述的负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的10%~50%。
所述的锂盐选自双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三氟甲基磺酸锂中的一种或一种以上。
所述的锂盐在锂硫电池电解液中的浓度为0.1~4mol/L。
所述的添加剂为硝酸锂,添加剂在锂硫电池电解液中的质量分数为1%~5%。
所述含负极保护溶剂的锂硫电池电解液的配制方法为:将负极保护溶剂和第二溶剂按比例混合,然后依次加入锂盐和添加剂溶液,配制成澄清透明的锂硫电池电解液。
所述含负极保护溶剂的锂硫电池电解液在锂硫电池中的应用。
本发明的有益效果在于:
1、本发明提供的含有负极保护溶剂的锂硫电池电解液,采用单硫醚类化合物,其中S原子和多硫化物中Li离子的作用很弱,且单硫醚的封端基团(即,R1和R2)空间位阻较大,进一步削弱了单硫醚分子与多硫化物中锂离子的作用力,从而抑制正极活性物质多硫化物的溶出,降低多硫化物在电解液中的溶解度;
2、本发明在抑制多硫化物产生的基础上,进一步通过降低溶解的少量多硫化物和金属锂的副反应,不参与产生固态电解质界面膜,二次消除了即使产生少量多硫化物溶出所带来的影响,提升金属锂负极的稳定性,延长锂硫电池的循环寿命。
3、本发明采用的单硫醚类化合物分子化学结构稳定,不与多硫化物反应,不改变正极固–液–固转化动力学模式。
4、本发明所使用的单硫醚类溶剂与传统电解液的醚类溶剂具有良好的互溶性,调节范围广,兼容性强,具备良好的产业化前景。
附图说明
图1是本发明实施例1中负极保护单硫醚溶剂对多硫化物的溶解性测试;
图2a和图2b分别为本发明实施例1和对照例1的电解液对多硫化物固体的溶出性测试;
图3是本发明实施例1中负极保护单硫醚溶剂和对照例1普通溶剂对金属锂的稳定性测试;
图4a和图4b分别为本发明实施例1和对照例1的多硫化物溶液对金属锂的反应性测试;
图5是本发明实施例1和对照例1的锂硫电池的循环性能;
图6是本发明实施例1和对照例1的锂硫电池的库伦效率。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
本发明所述的锂硫电池包括正极、负极、隔膜和电解液。所述的正极包括活性物质单质硫、导电剂碳、粘结剂以及集流体铝箔;所述的负极为金属锂箔。
实施例1
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液的配制方法为:将负极保护溶剂和第二溶剂按比例混合,然后依次加入锂盐和添加剂,配制成澄清透明的锂硫电池电解液。
按上述方法配制含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其中,负极保护溶剂为异丙基硫醚,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
将异丙基硫醚与乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的体积比1:2:2,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,硝酸锂的质量分数为2%。
对照例1
省略对比例1中负极保护溶剂配制普通电解液,其中,溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
其配制方法为:将乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:1混合,然后加入双(三氟甲基磺酰)亚胺锂至浓度为1.0mol/L,再加入硝酸锂,控制普通电解液中硝酸锂的质量分数为2%,配制成澄清透明电解液。
评测含负极保护溶剂的锂硫电池电解液在锂硫电池中的性能。
分别采用在实施例1得到的含负极保护溶剂的锂硫电池电解液和对照例1普通电解液,在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。
对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。
图5和图6测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用对照例1普通电解液的电池循环寿命仅为75圈;实施例1得到的含有异丙基硫醚负极保护溶剂的锂硫电池电解液之后,电池循环寿命超过110圈。
评测负极保护溶剂对多硫化物的溶解性
多硫化物在异丙基硫醚中的溶解度小于10mmol/L,如图1紫外-可见光谱所示,实验未检测到异丙基硫醚中多硫化物的信号,说明该负极保护溶剂能抑制正极多硫化物的溶出,降低多硫化物在电解液中的溶解度。
评测含负极保护溶剂的锂硫电池电解液对多硫化物的溶解性
分别用实施例1的含负极保护溶剂的锂硫电池电解液和对照例1普通电解液加入2mol/L的多硫化物固体进行溶出性测试,发现多硫化物在图2a实施例1的电解液中存在很多未溶解固体,而多硫化物固体在图2b对照例1的电解液中完全溶解,说明负极保护溶剂硫醚分子能显著降低多硫化物的溶出。
通过上述溶解性实验分析原因是异丙基硫醚中S原子和Li离子的相互作用弱,且异丙基的空间位阻较大,因此异丙基硫醚分子对多硫化物的作用极弱,显著降低了多硫化物的溶出。
评测异丙基硫醚负极保护溶剂对金属锂的反应活性
分别测试实施例1中异丙基硫醚和对照例1中乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环对金属锂的还原稳定性,通过图3循环伏安曲线可以看出,乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环均对金属锂有较高的还原电流,而异丙基硫醚对金属锂负极的还原电流相应极低,远远小于乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环,说明异丙基硫醚结构稳定,对金属锂的反应活性较低。
评测含异丙基硫醚负极保护溶剂的锂硫电池电解液中多硫化物和金属锂的反应活性
将1mmol/L Li2S8分别溶解在实施例1得到的含负极保护溶剂的锂硫电池电解液和对照例1普通电解液,并分别浸泡一枚金属锂片。
通过原位紫外-可见光谱观测两种电解液中多硫化物和金属锂的反应消耗情况。
经过10小时后,图4a中实施例1中含负极保护溶剂的锂硫电池电解液的光谱曲线无明显变化,说明多硫化物和金属锂的反应受到了抑制。
图4b实验结果中,对照例1普通电解液的光谱曲线中多硫化物的吸光度明显下降,说明多硫化物和金属锂发生剧烈反应。
综合说明异丙基硫醚负极保护溶剂的电解液能显著降低溶解的多硫化物和金属锂的副反应。
实施例2
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为正丁基硫醚,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
正丁基硫醚对多硫化物溶解度小于10mmol/L,溶解在电解液中的多硫化物对金属锂的反应活性很低。
与实施例1配制方法相同,将正丁基硫醚、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:2:2混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,硝酸锂的质量分数为2%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用正丁基硫醚负极保护溶剂的电池循环寿命超过100圈。
实施例3
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为异丁基硫醚,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
异丁基硫醚对多硫化物溶解度小于15mmol/L,溶解在电解液中的多硫化物对金属锂的反应活性很低。
与实施例1配制方法相同,将异丁基硫醚、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:2:2混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,硝酸锂的质量分数为2%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用异丁基硫醚负极保护溶剂的电池循环寿命超过105圈。
实施例4
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为三氟甲基苯硫醚,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
三氟甲基苯硫醚对多硫化物溶解度小于10mmol/L,溶解在电解液中的多硫化物对金属锂的反应活性很低。
与实施例1配制方法相同,将三氟甲基苯硫醚、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:4.5:4.5混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的10%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,硝酸锂的质量分数为3%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用三氟甲基苯硫醚负极保护溶剂的电池循环寿命为98圈。
实施例5
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为4-氟硫代苯甲醚,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
4-氟硫代苯甲醚对多硫化物溶解度小于10mmol/L,溶解在电解液中的多硫化物对金属锂的反应活性很低。
与实施例1配制方法相同,将4-氟硫代苯甲醚、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:2:2混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,硝酸锂的质量分数为5%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用4-氟硫代苯甲醚负极保护溶剂的电池循环寿命为92圈。
实施例6
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为异丙基硫醚,第二溶剂为乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双(五氟乙基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
异丙基硫醚对多硫化物溶解度小于10mmol/L,溶解在电解液中的多硫化物对金属锂的反应活性很低。
与实施例1配制方法相同,将异丙基硫醚、乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:1:1:2混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为0.5mol/L,硝酸锂的质量分数为5%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用异丙基硫醚负极保护溶剂的电池循环寿命为88圈。
实施例7
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为丙基硫醚,第二溶剂为二乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环和1,4-二氧六环的混合溶剂,锂盐为双(五氟乙基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
丙基硫醚对多硫化物溶解度小于30mmol/L,溶解在电解液中的多硫化物对金属锂的反应活性很低。
与实施例1配制方法相同,将丙基硫醚、二乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环和1,4-二氧六环按体积比1:1:2:1混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(五氟乙基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,,硝酸锂的质量分数为5%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用丙基硫醚负极保护溶剂的电池循环寿命为90圈。
实施例8
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为异丙基硫醚和正丁基硫醚的混合溶剂,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和三氟甲基磺酸锂,添加剂为硝酸锂。
与实施例1配制方法相同,将异丙基硫醚、正丁基硫醚、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:1:4:4混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,硝酸锂的质量分数为5%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用异丙基硫醚和正丁基硫醚混合负极保护溶剂的电池循环寿命为122圈。
实施例9
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为异丁基硫醚和丙基硫醚的混合溶剂,第二溶剂为三乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
与实施例1配制方法相同,将异丁基硫醚、丙基硫醚、三乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:1:3:5混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.0mol/L,硝酸锂的质量分数为2%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用异丁基硫醚和丙基硫醚混合负极保护溶剂的电池循环寿命为126圈。
实施例10
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为异丙基硫醚和4-氟硫代苯甲醚的混合溶剂,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
与实施例1配制方法相同,将异丙基硫醚、4-氟硫代苯甲醚、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:1:4:4混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.5mol/L,硝酸锂的质量分数为2%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用异丙基硫醚和4-氟硫代苯甲醚混合负极保护溶剂的电池循环寿命为134圈。
实施例11
一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,负极保护溶剂为异丙基硫醚和三氟甲基苯硫醚的混合溶剂,第二溶剂为乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环的混合溶剂,锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂,添加剂为硝酸锂。
与实施例1配制方法相同,将异丙基硫醚、三氟甲基苯硫醚、乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环按体积比1:1:3:5混合,控制负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的20%。锂硫电池电解液中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂浓度为1.5mol/L,硝酸锂的质量分数为5%。
在氩气氛围中组装锂硫电池,正极硫载量为4.0mg cm-2,电解液添加量为40μL,负极为厚度50μm锂片。对全电池进行恒电流充放电测试,在0.05C下预循环2圈,之后在0.1C下循环。测试结果表明,当比容量衰减至0.1C初始比容量的50%时,应用异丙基硫醚和三氟甲基苯硫醚混合负极保护溶剂的电池循环寿命为128圈。
实施例1–11中所使用的单硫醚溶剂,均可显著降低多硫化物的溶解度,抑制多硫化物在正极的溶出,且可以显著降低溶解的多硫化物对金属锂的反应活性。对比实施例1–11和对照例可以发现,本发明提出的电解液,可显著改善金属锂负极的稳定性,提升锂硫电池的循环寿命,具有广泛的应用前景。
Claims (10)
1.一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的电解液含有负极保护溶剂、第二溶剂、锂盐和添加剂,负极保护溶剂为R1-S-R2化学结构式的单硫醚类化合物中的一种或一种以上。
2.根据权利要求1所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的含R1-S-R2化学结构式的单硫醚类化合物中S键类型为C1-S-C2。
3.根据权利要求2所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,R1、R2相同或不同;R1和R2为C2~C8饱和烃基或C6~C8部分不饱和环状官能团,R1和R2均为化学稳定的官能团。
4.根据权利要求3所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的C6~C8部分不饱和环状官能团包括苯基或取代苯基。
5.根据权利要求1所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的第二溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的负极保护溶剂体积占负极保护溶剂和第二溶剂总体积的10%~50%。
7.根据权利要求1所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的锂盐选自双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三氟甲基磺酸锂中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的锂盐在锂硫电池电解液中的浓度为0.1~4mol/L。
9.根据权利要求1所述一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液,其特征在于,所述的添加剂为硝酸锂,添加剂在锂硫电池电解液中的质量分数为1%~5%。
10.根据权利要求1–9任一项所述含负极保护溶剂的锂硫电池电解液在锂硫电池中的应用。
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