[发明专利]一种锂空气电池用电解液添加剂

说明书

本发明公开了一种锂空气电池用电解液添加剂。向常规电解液中加入添加剂即可制得低充电极化的电解液，常规电解液包括非水有机溶剂和锂盐，其中非水有机溶剂的含量为总重的80％～95％，电解液添加剂质量为总重的0.1％～5％；以上所述的电解液添加剂为含碘的苯衍生物。含有该添加剂的电解液能够大大降低锂空气电池正极的充电极化，提高能量效率，另外还可以抑制副反应的发生，提高倍率性能和循环性能。这种电解液制备方法简单，可大批量制备，且含有该电解液的锂空气电池能够在较大电流下稳定循环。

技术领域

本发明涉及一种可以降低锂空气电池充电过电位和提高其循环性能的电解液添加剂和含有该电解液添加剂的低充电极化电解液及锂空气电池。

背景技术

随着经济和科学技术的发展，人类的能源结构正不断向清洁、可持续方向发生改变。目前，具有高能量密度、长循环寿命等特点的锂离子电池已成为消费类电子产品的主要电源，扮演着及其重要的角色。但随着高比能量移动设备的发展，锂离子电池已难以满足现在的市场需求，如新能源汽车、光伏储能、电网调峰等大型电能存储设备。相比于锂离子电池，非水系锂空气电池具有更高的理论比能量，是传统锂离子电池的5～10倍，可与汽油相媲美，因此受到了人们的广泛关注。但是由于锂空气电池阴极反应涉及到O₂的的还原(ORR)和析出(OER)反应，而这两个反应的动力学过程十分缓慢，从而导致充放电过程，特别是充电过程存在很大的过电位，造成了锂空气电池较低的能量效率。催化剂是加快氧电极ORR/OER动力学的关键。因此氧催化剂的研究也成为非水锂空电池的研究重点。

近几年来的研究主要集中在碳材料及其与过渡金属的复合物等固相催化剂方面。研究表明，贵金属(如Pt、Au、Pd、Ru等)及其氧化物(如RuO₂等)表现出极其优异的ORR和OER活性，能够大大降低锂空气电池的充放电极化，提高能量效率。但是昂贵的价格和资源是制约其发展的重要障碍。一些廉价的过渡金属氧化物材料，如MnO₂等材料，表现出较高的容量和ORR活性，但是其OER活性略显不足。另外，由于放电产物Li₂O₂是以固态形式存在在氧电极中，因此Li₂O₂与上述固相催化剂之间的接触面积(固/固界面)十分有限，对于远离电极表面的放电产物并不能很好地与固相催化剂接触，从而很难被固相催化剂催化分解，这在很大程度上制约了固相催化剂性能的发挥。近年来，研究者们提出使用液相催化剂(也称氧化还原介质，redox mediator)作为氧电极的催化剂。这类催化剂，如TEMPO、酞菁铁(FePc)、LiI等，可以溶解在电解液中，大大提高了催化剂与Li₂O₂的接触面积。在充电过程中，液相催化剂首先被氧化成氧化态，然后再与Li₂O₂发生化学反应，从而氧化分解Li₂O₂，其自身则恢复还原态。但是它们都会存在一些问题，如氧化态的RM+会穿梭到负极锂一侧，与负极锂发生反应，从而腐蚀锂负极。

发明内容

本发明的目的是针对锂空气电池充电极化大，循环性能差的问题，提供一种电解液添加剂和含有该电解液添加剂的低充电极化电解液及锂空气电池，该电解液添加剂可以降低锂空气电池的充电极化，并提高其倍率性能和循环性能。

为了达成上述目的，本发明的技术方案包括以下内容：

一种电解液添加剂，所述的电解液添加剂为含碘的苯衍生物：亚碘酰苯C₆H₅IO、碘酰苯C₆H₅IO₂、碘苯C₆H₅I中的一种或多种，它们的结构分别如下：

前述的含碘的苯衍生物的用途，用于锂电池电解液添加剂。