【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高能电池，尤其涉及一种含双功能添加剂的电解液及制备方法与锂硫电池。
技术介绍
1、面对新能源技术的飞速发展和全球能源的需求日益增长，开发新一代高比能锂离子电池体系迫在眉睫，锂硫电池由于正极材料硫元素储量丰富、价格低廉、环境友好，其具有优异的理论比容量(1672mah·g-1)和理论比能量密度高达2600wh·kg-1，是传统锂离子电池的五倍，因此被认为是一种具有理想应用前景的电池体系。
2、然而锂硫电池多相转换复杂，金属锂负极存在安全隐患，在充放电过程中，中间产物多硫化物溶解在醚类电解液中，在电场和浓度梯度的作用下，溶解在电解液中的多硫化物在正负电极之间来回迁移，形成了穿梭效应，极大地降低活性材料硫的利用率，造成电池容量衰减，库伦效率低和锂阳极腐蚀。此外，在电池循环过程中，金属锂能自发地与电解液发生反应，在表面形成不稳定的固体电解质层(sei)，由于sei层的重复破裂生成，电流密度在负极表面分布不均，引起金属锂的不均匀沉积，逐渐形成枝晶，而锂枝晶在循环过程中体积无限增大，一方面可能会刺穿隔膜造成电池短路，另一方面锂枝晶也会消耗大量电解液，降低锂金属利用率和库伦效率。因此，亟需提供一种方案改善上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种含双功能添加剂的电解液及制备方法与锂硫电池，通过采用双功能添加剂与锂硫电池中的多硫化物进行相互作用，提高活性物质的利用率，抑制穿梭效应，同时在锂负极表面形成稳定的界面层，从而改善锂硫电池的正负极，有效提高锂硫电池
2、第一方面，本专利技术提供的一种含双功能添加剂的电解液，包括醚类溶剂及溶解在所述醚类溶剂中的锂盐和双功能添加剂，所述双功能添加剂为浓度0.001-0.02mol/l的过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物；所述过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物的制备方法包括以下步骤：将过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷复合物在促进剂下回流反应20-30h后，制得过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物。
3、本专利技术提供的一种含双功能添加剂的电解液，由于其中将过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物作为双功能添加剂，能够与锂硫电池中的多硫化物发生相互作用，从而加快多硫化物的催化转化和li2s的均匀沉积，提高了活性物质的利用率，从而抑制穿梭效应，并在锂硫电池中的锂负极表面形成稳定的libr界面层，缓解了多硫化物对锂负极的腐蚀，对锂负极起到保护作用。其有益效果在于，过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物改善了锂硫电池的正负极，能够有效提高锂硫电池的容量保持率和长循环稳定性。
4、可选地，所述过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物包括溴化镍-二甲氧基乙烷复合物、溴化钴-二甲氧基乙烷复合物和溴化铁-二甲氧基乙烷中的一种或多种。
5、可选地，将过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷复合物在促进剂下回流反应时，所述促进剂包括原甲酸三乙酯、原甲酸三甲酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸异丙酯中的一种。其有益效果在于，促进剂能够改善过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷的相溶性，并且还能够为反应体系提供溶剂环境和良好的反应条件，使得反应组分能够均匀混合，提高反应效率。
6、可选地，将过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷复合物在促进剂下回流反应时，控制所述回流反应气氛为非氧化性气氛。
7、可选地，所述电解液中过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物的浓度为0.003-0.015mol/l。其有益效果在于，在如此浓度范围内，有利于在电解液中分布均匀，确保了其在电解液中的溶解性，从而达到最佳的催化效果。
8、可选地，所述醚类溶剂包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃和1，3-二氧戊环中的一种或多种混合溶剂。
9、可选地，所述锂盐包括双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂和硝酸锂中的一种或多种。
10、可选地，所述电解液中锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂和硝酸锂，其中双三氟甲基磺酰亚胺锂的浓度为1.o-1.5mol/l，硝酸锂的浓度为0.1-0.2mol/l。将硝酸锂加入到电解液中，能够在锂负极表面形成具有钝化负极活性表面及保护锂负极的界面层，该界面层能有效地阻止电解液中的多硫化物与锂负极的副反应，避免在锂负极表面形成不可逆的硫化锂，从而进一步提高并锂硫电池的循环性能和比容量。
11、第二方面，本专利技术还提供上述任一可选电解液的制备方法，包括以下步骤：在非氧化性气氛下，将锂盐和双功能添加剂加入醚类溶剂搅拌溶剂后，制得电解液。
12、第三方面，本专利技术还提供上述任一可选电解液在锂硫电池中的应用。
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1.一种含双功能添加剂的电解液，其特征在于，包括醚类溶剂及溶解在所述醚类溶剂中的锂盐和双功能添加剂，所述双功能添加剂为浓度0.001-0.02mol/L的过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物；
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物包括溴化镍-二甲氧基乙烷复合物、溴化钴-二甲氧基乙烷复合物和溴化铁-二甲氧基乙烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，将过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷复合物在促进剂下回流反应时，所述促进剂包括原甲酸三乙酯、原甲酸三甲酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸异丙酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，将过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷复合物在促进剂下回流反应时，控制所述回流反应气氛为非氧化性气氛。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物的浓度为0.003-0.015mol/L。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述醚类溶剂包括乙二醇二甲醚、二乙二醇
7.根据权利要求1至6任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂和硝酸锂中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述电解液中锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂和硝酸锂，且所述双三氟甲基磺酰亚胺锂的浓度为1.0-1.5mol/L，所述硝酸锂的浓度为0.1-0.2mol/L。
9.一种如权利要求1至8任一项所述电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在非氧化性气氛下，将锂盐和双功能添加剂加入醚类溶剂搅拌溶剂后，制得电解液。
10.一种锂硫电池，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种含双功能添加剂的电解液，其特征在于，包括醚类溶剂及溶解在所述醚类溶剂中的锂盐和双功能添加剂，所述双功能添加剂为浓度0.001-0.02mol/l的过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物；
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物包括溴化镍-二甲氧基乙烷复合物、溴化钴-二甲氧基乙烷复合物和溴化铁-二甲氧基乙烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，将过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷复合物在促进剂下回流反应时，所述促进剂包括原甲酸三乙酯、原甲酸三甲酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸异丙酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，将过渡金属溴化物与二甲氧基乙烷复合物在促进剂下回流反应时，控制所述回流反应气氛为非氧化性气氛。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中过渡金属溴化物-二甲氧基乙烷复合物的浓度为0.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨震宇，孟怡轩，彭爱平，王学文，张泽，吁霁，蔡建信，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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