锂硫电池用电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种锂硫电池用电解液及其应用，所述锂硫电池用电解液不包括添加剂，由氟代羧酸类锂盐和溶剂组成。本发明专利技术提供的电解液能够在省略了添加剂后，仍能使电解液生成稳定的钝化膜，且生成的钝化膜不会对锂金属负极产生不利，并能够有效缓解多硫化物的“穿梭效应”，改善锂硫电池的库伦效率、循环性能和安全性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
锂硫电池用电解液及其应用


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种电解液，尤其涉及一种锂硫电池用电解液及其应用。

技术介绍

[0002]传统的锂硫电池用电解液由双三氟甲烷磺酰亚胺锂作为锂盐，溶于溶剂，并添加硝酸锂添加剂得到；其中，溶剂与锂金属有较好的兼容性，硝酸锂等添加剂的加入能够抑制“穿梭效应”，生成稳定的负极钝化膜，从而抑制多硫化物在锂金属负极侧的还原，进而提高硫正极活性物质的利用率。
[0003]但是，现有锂硫电池用电解液在不加硝酸锂等添加剂的情况下难以抑制多硫化物的溶解，从而使“穿梭效应”加剧，活性物质损失严重，且生成的钝化膜并不稳定，对锂金属负极也不利，导致锂硫电池库伦效率降低，循环性能差且安全性低。
[0004]基于以上研究，需要提供一种锂硫电池用电解液，所述电解液中在不加入添加剂的情况下，仍能够生成稳定的钝化膜，有效抑制多硫化锂的溶解和穿梭效应。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种锂硫电池用电解液及其应用，所述锂硫电池用电解液不添加添加剂，采用氟代羧酸类锂盐代替常规的锂盐，使电解液仍能生成稳定的钝化膜，有效改善电池的库伦效率和循环性能。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种锂硫电池用电解液，所述锂硫电池用电解液不包括添加剂，由氟代羧酸类锂盐和溶剂组成。
[0008]本专利技术所述锂硫电池用电解液在省略添加剂后，仍能生成较为稳定的正负极钝化膜，有效缓解多硫化物的“穿梭效应”；由于本专利技术采用的氟代羧酸类锂盐，相较于常规的双三氟甲烷磺酰亚胺类锂盐，氟代羧酸类锂盐能够与锂离子结合紧密，从而利于稳定钝化膜的生成，且生成的钝化膜不会对锂金属负极产生不利，因此，能够在不加入添加剂的情况下，有效提升锂硫电池的库伦效率、循环性能和安全性能。
[0009]优选地，所述氟代羧酸类锂盐包括二氟乙酸锂和/或三氟乙酸锂，优选为二氟乙酸锂和三氟乙酸锂的组合。
[0010]优选地，所述氟代羧酸类锂盐采用二氟乙酸锂和三氟乙酸锂的组合时，二氟乙酸锂和三氟乙酸锂的质量比为(1至10):(1至10)，例如可以是1:1、1:3、1:5、1:7或1:10，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0011]本专利技术采用两种类型的氟代羧酸类锂盐时，能够进一步促进稳定钝化膜的生成。
[0012]优选地，所述锂硫电池用电解液中，所述氟代羧酸类锂盐的浓度为0.5mol/L至5mol/L，例如可以是0.5mol/L、1.5mol/L、2.5mol/L、3.5mol/L、4.5mol/L、5mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1mol/L至3mol/L。
[0013]本专利技术采用浓度较高的氟代羧酸类锂盐，还能进一步提高电解液的热稳定性和安全性，并有效抑制锂枝晶的生成，降低多硫化物的溶解度，从而提升锂硫电池的库伦效率和循环性能。
[0014]优选地，所述溶剂包括醚类溶剂。
[0015]优选地，所述醚类溶剂包括1,3
‑
二氧戊环和/或乙二醇二甲醚，优选为1,3
‑
二氧戊环和乙二醇二甲醚的组合。
[0016]本专利技术所述锂硫电池用电解液的制备方法包括如下步骤：
[0017]在氩气气氛下，混合氟代羧酸类锂盐和溶剂，所述氟代羧酸类锂盐溶解后，得到所述锂硫电池用电解液。
[0018]优选地，所述氩气气氛中，水的含量小于0.1ppm，例如可以是0.1ppm、0.08ppm、0.05ppm、0.03ppm、0.01ppm或0.008ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述氩气气氛中，氧气的含量小于0.1ppm，例如可以是0.1ppm、0.08ppm、0.05ppm、0.03ppm、0.01ppm或0.008ppm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]第二方面，本专利技术提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括如第一方面所述的锂硫电池用电解液。
[0021]优选地，所述电化学装置包括锂硫电池。
[0022]优选地，所述电化学装置的负极活性材料包括锂金属。
[0023]优选地，所述电化学装置的正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的复合材料中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括导电碳材料为载体负载硫单质的复合材料与金属氧化物为载体负载硫单质的复合材料的组合。
[0024]优选地，所述导电碳材料包括碳纳米管、中空碳管、石墨烯、氧化石墨烯、多孔碳球或空心碳球中的一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括碳纳米管和中空碳管的组合，石墨烯和氧化石墨烯的组合，或多孔碳球和空心碳球的组合。
[0025]优选地，所述金属氧化物包括TiO2、Ti4O7、MnO2、Co3O4、Al2O3或MgO中的一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括TiO2和Ti4O7的组合，MnO2和Co3O4的组合，或Al2O3或MgO的组合。
[0026]优选地，所述聚合物包括聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔或聚苯胺中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括聚噻吩和聚吡咯的组合，或聚乙炔和聚苯胺的组合。
[0027]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第二方面所述的电化学装置。
[0028]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术所述锂硫电池用电解液中不加入添加剂，仅由溶剂和锂盐组成，并采用氟代羧酸类锂盐代替常规的锂盐，使得在省略添加剂后，电解液仍能生成较为稳定的正负极钝化膜，有效缓解了多硫化物的“穿梭效应”，并提升了锂硫电池的库伦效率、循环性能和安全性能；同时，所述锂硫电池用电解液中，氟代羧酸类锂盐具有较高的浓度，能进一步提高电解液的热稳定性和安全性，并有效抑制锂枝晶的生成，降低多硫化物的溶解度，从而提升
锂硫电池的库伦效率和循环性能。
附图说明
[0030]图1是实施例1、对比例1和对比例2所述锂硫电池用电解液组成电池的循环性能测试结果图。
具体实施方式
[0031]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0032]实施例1
[0033]本实施例提供了一种锂硫电池用电解液，所述锂硫电池用电解液不包括添加剂，由三氟乙酸锂、1,3
‑
二氧戊环和乙二醇二甲醚组成；
[0034]所述三氟乙酸锂的浓度为1mol/L；所述1,3
‑
二氧戊环和乙二醇二甲醚的体积比为1:1；
[0035]所述锂硫电池用电解液的制备方法包括如下步骤：
[0036]在水含量为0.01ppm，氧气含量为0.001ppm的氩气气氛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池用电解液，其特征在于，所述锂硫电池用电解液不包括添加剂，由氟代羧酸类锂盐和溶剂组成。2.根据权利要求1所述的锂硫电池用电解液，其特征在于，所述氟代羧酸类锂盐包括二氟乙酸锂和/或三氟乙酸锂。3.根据权利要求1所述的锂硫电池用电解液，其特征在于，所述锂硫电池用电解液中，所述氟代羧酸类锂盐的浓度为0.5mol/L至5mol/L。4.根据权利要求3所述的锂硫电池用电解液，其特征在于，所述锂硫电池用电解液中，所述氟代羧酸类锂盐的浓度为1mol/L至3mol/L。5.根据权利要求1所述的锂硫电池用电解液，其特征在于，所述溶剂包括醚类溶剂。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：林双双，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：