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锂硫电池用电解液和包含所述电解液的锂硫电池


技术摘要:
本发明涉及一种锂硫电池用电解液,所述电解液包含:含有具有15kcal/mol以上的供体数的阴离子的锂盐,和非水溶剂;并且涉及一种包含所述电解液的锂硫电池。
背景技术:
近来,随着对便携式电子装置、电动车辆、大容量蓄电系统等的开发,对大容量电 池的需求正在不断增加。锂硫电池为使用具有硫-硫键(S-S键)的硫类材料作为正极活性材 料并且使用锂金属作为负极活性材料的二次电池。所述锂硫电池具有以下优势,即作为正 极活性材料的主要材料的硫资源非常丰富、无毒并且具有低的原子量。 此外,锂硫电池的理论放电容量为1672mAh/g-硫,并且其理论能量密度为2600Wh/ kg。由于锂硫电池的能量密度比目前所研究的其它电池系统的理论能量密度高得多(Ni-MH 电池:450Wh/kg;Li-FeS电池:480Wh/kg;Li-MnO2电池:1,000Wh/kg;Na-S电池:800Wh/kg), 因此锂硫电池作为具有高能量密度特性的电池已经受到关注。 锂硫电池的商业化所要解决的第一个问题是由于多硫化锂而导致的电池的低寿 命特性。多硫化锂(Li2Sx,x=8、6、4、2)为在锂硫电池的电化学反应期间产生的中间产物,其 在有机电解液中具有高溶解度。溶解在电解液中的多硫化锂逐渐向负极扩散并且远离正极 的电化学反应区域,因此不能参与正极的电化学反应,最终导致容量损失。 此外,多硫化锂的溶出使电解液的粘度增加从而降低离子电导率,并且多硫化锂 由于连续的充电/放电反应而与锂金属负极反应,并且因此,硫化锂(Li2S)附着到锂金属的 表面上,从而导致反应活性降低并且电位特性劣化的问题。 解决这些问题的大多数研究集中于正极的改性。具体地,作为增加电极的电导率 的方式之一,已经尝试通过添加碳材料的导电材料来使积聚了硫化锂的电极的电导率下降 减到最低限度或使用具有纳米结构的硫载体来控制中间产物和硫化锂的形成和积聚。 然而,上述大多数技术难以在商业上使用并且仅可能使用理论容量的最多70%。 因此,仍然需要开发具有高放电容量并且延迟由于硫化锂而引起的电极钝化的电 池。
技术实现要素:
【技术问题】 本发明的一个目的在于提供一种锂硫电池用电解液,其能够通过增加硫化锂的解 离度来延迟由作为非导体的硫化锂引起的电极钝化并且显示出更高的放电容量。 此外,本发明的另一个目的在于提供一种包含所述电解液的锂硫电池。 【技术方案】 为了实现上述目的,本发明提供一种锂硫电池用电解液,其包含:非水溶剂和锂 盐,其中所述锂盐包含具有15kcal/mol以上的供体数的阴离子。 3 CN 111587507 A 说 明 书 2/8 页 此外,本发明提供一种锂硫电池,其包含:被布置成彼此相对的正极和负极;置于 所述正极与所述负极之间的隔膜;和电解液,所述电解液浸渗在所述正极、所述负极和所述 隔膜中并且具有离子导电性,其中所述电解液为上述本发明的锂硫电池用电解液。 【有益效果】 本发明的锂硫电池用电解液增加硫化锂的解离度,从而延迟由作为非导体的硫化 锂引起的电极钝化并且显示出更高的放电容量。 附图说明 图1为实施例1和实施例2以及比较例1的恒定电流驱动时的容量实现的图。 图2为实施例1和实施例2以及比较例1的电池寿命特性的图。 图3为实施例1和实施例2以及比较例1的放电完成之后的电极的SEM照片。 图4为实施例2的放电完成之后的电极的SEM照片。 图5为比较例1的放电完成之后的电极的SEM照片。 图6为实施例1和实施例2以及比较例1的放电完成之后的电极表面的XPS图。 图7为使用计时安培分析法得到的实施例1和实施例2以及比较例1中的电极的表 面钝化速率的图。
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