[发明专利]用于锂硫电池的电解液以及包括这种电解液的锂硫电池

权利要求书

1.一种用于锂硫电池的电解液，包括a)硫溶解度在20mM以上的第一组分溶剂；b)硫溶解度在20mM以下的第二组分溶剂；c)高介电常数和高粘度的第三组分溶剂；和d)电解液盐。

2.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中第一组分溶剂以约5至约30％重量的量存在，第二组分溶剂以约20至约70％重量的量存在，第三组分溶剂以约20至约70％重量的量存在。

3.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中第一组分溶剂和第二组分溶剂之差大于20mM。

4.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中第二组分溶剂和第三组分溶剂以1∶1的比率混合。

5.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中第一组分溶剂是选自苯、氟苯、甲苯、三氟甲苯、二甲苯、环己烷、四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃中的至少一种。

6.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中第二组分溶剂是从用作电解液第二组分的硫溶解度低于20mM的溶剂构成的组中选出的至少一种，包括环己酮、乙醇、异丙醇、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、二甲氧基乙烷、1，3-二氧戊环、二甘醇二甲醚(2-甲氧基乙基醚)和四甘醇二甲醚。

7.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中第二组分溶剂为选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯和环丁砜中的至少一种。

8.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中所述电解液进一步包括附加气体，所述附加气体于充电期间在负极表面形成固体电解液界面(SEI)。

9.根据权利要求8的锂硫电池电解液，其中该附加气体是选自CO₂、SO₂和N₂O中的至少一种。

10.根据权利要求8的锂硫电池电解液，其中该附加气体的量为电解液重量的约0.2至约10％。

11.根据权利要求1的锂硫电池电解液，其中所述电解液盐为选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、高氯酸锂(LiCLO₄)、三氟甲磺酰亚胺锂(LiN(CF₃SO₂)₂)和三氟磺酸锂(CF₃SO₃Li)中的至少一种。

12.根据权利要求11的锂硫电池电解液，其中该电解液盐的浓度为约0.5至约2.0M。

13.一种锂硫电池，包括：

含有负极活性物质的负极，所述负极活性物质选自锂金属、含锂的合金、锂/非活性硫的复合电极、能够可逆地嵌入锂离子的化合物和能够在表面与锂离子进行可逆的氧化还原反应的化合物；

电解液，包括a)硫溶解度在20mM以上的第一组分溶剂；b)硫溶解度在20mM以下的第二组分溶剂；c)高介电常数和高粘度的第三组分溶剂；和d)电解液盐；以及

含有正极活性材料和导电材料的正极，所述正极活性材料包括至少一种选自硫元素、Li₂S_n(n≥1)、有机硫化合物和碳硫聚合物((C₂S_x)_n，其中x＝2.5至50，n≥2)的硫基材料。