[发明专利]一种锂盐电解液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及电解液，尤其是涉及一种锂盐电解液及其制备方法与应用。

背景技术

金属硫化物是第一代锂硫电池电池正极材料。20世纪70、80年代，美国Exxon公司和加拿大Moli能源公司分别设计出Li/TiS₂和Li/MoS₂电池(参见文献资料：1，Whitgingham M S.Science,1976,192(4224):1226；2，Rao B M L et al.J Electrochem Soc,1977,124(10):1490；3，Stiles J A R.Journal of Power Source,1989,26(1-2):233)，但由于金属Li负极安全性差没有得到大规模应用。金属硫化物作为正极材料一般具有较大的理论比容量和能量密度，并且导电性良好，价格低廉，对环境友好。铜(参见文献资料：Gabano J P et al.J Electrochem Soc.,1972,119(4):459.Heredy L A et al.Advances in Chemistry Series,1974,140:203)、铁(参见文献资料：Sudar S et al.Welding Research Council Bulletin,1975,642.R et al.J Electrochem Soc,1979,126(11):1853)、锡(参见文献资料：Morales J et al.J Electrochem Soc,1996,143(9):2847Lefebvre I et al.Chem Mater,1997,9(12):2805)等金属硫化物近年内受到较多关注，由于仅含两种元素，其合成方法较为简单，可以通过机械研磨、高温固相合成、电化学沉积和液相合成等方法。作为锂离子电极材料，这类材料在放电时生成嵌锂化合物，或者金属单质和Li₂S，有的还可以生成嵌锂合金。材料的纳米化可以一定程度提高材料性能，硫化亚铜(Cu₂S)纳米线或薄膜可以提供较大的比容量(335mAh/g)和平坦的放电平台(参见文献资料：1，Cai R.et al.The Journal of Physical Chemistry C.2012,116,12468；2，Lai C H.et al.Journal of Materials Chemistry.2010,20,6638)。但是金属硫化物作为正极的锂金属电池，由于负极锂金属在充放电过程中存在易形成锂枝晶等技术难题，尚未实现商业化。

其中亟待解决的难题之一即为电解液体系的选择问题，因为电解液的选择和优化决定着电池的循环效率、工作电压、操作温度和储存期限等，而这些是开发锂离子电池的关键技术之一。现有的文献报道均显示醚类电解液二氧戊环(DOL)、乙二醇二甲醚(DME)、四乙二醇二甲醚等(TEGDME)对于锂硫及硫化物电池具有较好的兼容性，而选用的酯类电解液体系(碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯等(EC))对其电化学性能有负影响：电池的循环稳定性降低，容量保持率不理想(参考文献资料：1，Gao J.et al.The Journal of Physical Chemistry C.2011,115,25132；2，Birte J.et al.Journal of Power Sources.2014,247,703；3,Céline B.et al.Electrochimica Acta.2013,89,737)。但是醚类电解液体系用在锂硫及金属硫化物电池中，也存在很多难以解决的问题：

比如，放电中间产物聚硫锂易溶于醚类电解液，在充放电过程中，会从正极结构中溶出，在电池充放电过程中将会发生一系列沉淀/溶解反应，正极活性物质将会在液相和固相间发生相的转移，正极结构也会不断的收缩和膨胀，这将导致正极结构的失效及活性材料的损失。因此有必要筛选一种高电压下化学性质稳定，又不会溶解聚硫物的电解液体系来提高锂硫及金属硫化物的电池性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂盐电解液及其制备方法。

本发明的另一目的是提供锂盐电解液在锂硫电池中的应用。

所述锂盐电解液的组成如下：

以线性碳酸酯为溶剂，以1mol L^‐1LiPF₆为锂盐。

所述线性碳酸酯可选自碳酸二甲酯,碳酸二乙酯,碳酸甲乙酯,碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸亚乙烯酯,氟代碳酸乙烯酯等中的至少2种。