The present invention discloses a coagulable gel system for lithium sulfur battery and gel and / or solid electrolyte prepared by it, and preparation method and application thereof. The system comprises the following components: (a) lithium salts, (b) ether compounds and (c) electrolytes or solvents for lithium-sulfur batteries, the ether compounds selected from cyclic ether compounds, and by adjusting the contents and types of lithium salts, cyclic ether compounds and electrolytes or solvents used for lithium-sulfur batteries in the said system, The gel and / or solid electrolytes with adjustable intensity, adjustable formation time, adjustable temperature and reversible properties are prepared. The preparation method is simple, the reaction conditions are mild, the reaction period is short, the product yield is high, the preparation cost is low, and it is easy to realize industrial production. The gel and / or solid electrolytes can be used in lithium sulfur batteries and other fields.
【技术实现步骤摘要】
一种用于锂硫电池的可凝胶化体系及其制备方法和应用
本专利技术属于凝胶电解液
，具体涉及一种用于锂硫电池的可凝胶化体系及其制备方法和应用。
技术介绍
一直以来，为了满足可再生能源(例如风能、太阳能)的快速发展和高能量密度的电动车、便携式电子设备以及个人医疗设备等方面的强烈需求，开发具有高能量密度和功率密度的新能源来推动社会发展和人们的生产生活是很必要的。众所周知，二次电池中以锂电池的综合性能最优，锂电池作为一种安全环保的能源体系，已经被广泛研究，并应用到航空航天、电子产品、公共交通等领域中。锂硫电池作为锂电池的一种，其主要是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。由于单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1672mAh/g和2600Wh/kg。但是锂硫电池却有着很多缺点而限制了其商业化，例如：活性物质利用率低、放电中间产物溶解在电解液中而形成“飞梭效应”等。很多研究者针对锂硫电池的缺点而设计出各种各样的正极材料，例如：多孔碳负载硫、N掺杂的硫碳复合材料等，这些...
【技术保护点】
1.一种用于锂硫电池的可凝胶化体系，其特征在于，该体系中包括以下组分：(a)锂盐，(b)醚类化合物和(c)用于锂硫电池的电解液或其溶剂；所述醚类化合物选自环状醚类化合物；另外，体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。
【技术特征摘要】
1.一种用于锂硫电池的可凝胶化体系，其特征在于，该体系中包括以下组分：(a)锂盐，(b)醚类化合物和(c)用于锂硫电池的电解液或其溶剂；所述醚类化合物选自环状醚类化合物；另外，体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。2.根据权利要求1所述的可凝胶化体系，其特征在于，所述用于锂硫电池的可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于5wt％且小于等于60wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量等于20wt％且小于等于90wt％，所述用于锂硫电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于等于5wt％且小于等于75wt％。优选地，所述用于锂硫电池的可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于等于10wt％且小于等于40wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于60wt％，上述用于锂硫电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于60wt％。优选地，所述用于锂硫电池的可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于等于10wt％且小于等于40wt％；所述环状醚类化合物的质量百分含量大于60wt％且小于等于85wt％，所述用于锂硫电池的电解液或其溶剂的质量百分含量大于5wt％且小于30wt％。优选地，所述锂盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、全氟丁基磺酸锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种；优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂等中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的可凝胶化体系，其特征在于，所述环状醚类化合物选自含有一个氧、两个氧、三个氧或更多氧的环状醚类化合物。优选地，所述环状醚类化合物可以是单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环。优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C2～C20环烷烃，即环状结构中的碳原子数为2-20个；或至少含有1个氧原子的C3～C20环烯烃，即环状结构中的碳原子数为3-20个，其中至少含有一个碳碳双键。优选地，所述环烷烃或环烯烃为单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环；当所述环烷烃或环烯烃为螺环或桥环且含有两个以上氧原子时，氧原子可以在一个环上，也可以在多个环上。优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C2～C20的单环烷烃，优选选自至少含有1个氧原子的C3～C20的单环烷烃，例如为下述第一类化合物中的一种：优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的稠合环烷烃，例如为下述第二类化合物中的一种：优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的桥环烷烃，例如为下述第三类化合物中的一种：优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C4～C20的螺环烷烃，例如为下述第四类化合物中的一种：优选地，上述四类化合物中的环结构上的C-C键至少有一个被C＝C替代且为稳定存在的化合物，则为上述的至少含有1个氧原子的C3～C20环烯烃，为本发明优选的环状醚类化合物的一种。优选地，所述环烷烃或环烯烃为单环或稠合环时，其所述环上的碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为桥环时，其非桥连环碳原子可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为螺环时，其环上碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述R1基团选自下述基团的一种：烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基。优选地，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的氧杂环丁烷、取代或未取代的四氢呋喃、取代或未取代的四氢吡喃；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。优选地，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自3,3-二氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基环氧丙烷、1,4-环氧环己烷、1,3-环氧环己烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3...
【专利技术属性】
技术研发人员：李林，刘凤泉，周建军，方芳，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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