[发明专利]一种提高电池容量的锂硫电池电解液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种提高电池容量的锂硫电池电解液及其制备方法，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述有机溶剂包括第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂，所述第一溶剂为1,3‑二氧戊环、1,4‑二氧六环和1,1‑二甲氧基乙烷中的一种或多种，所述第二溶剂为乙二醇二甲醚和二甘醇二甲醚中的一种或多种，所述第三溶剂为二甲基硫醚类有机物中的一种或多种，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为0.5~2：1，所述第三溶剂占所述有机溶剂的体积分数为10~40%。二甲基醚类有机物被还原为甲基硫锂，可以贡献除正极活性物质以外的容量，这一独特的工作原理使得由其制备的锂硫电池表现出达到甚至远远超过其理论容量的特点。

技术领域

本发明属于电池电解液材料领域，涉及一种锂硫电池电解液，具体涉及一种提高电池容量的锂硫电池电解液及其制备方法。

背景技术

自上世纪40年代第三次工业革命以来，人类社会的科技文明取得了突飞猛进的进步。尤其自20世纪90年代纯电动及混合动力汽车迅速发展对于能源的需求不断增加，随之而来的是对自然资源的过度依赖而导致的能源问题、环境问题等。因此，不断完善锂硫电池技术已经迫在眉睫，对于缓解乃至解决危及全球的能源与环境问题具有重要的现实意义。

锂硫电池是以单质硫或含硫材料为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。根据单位质量的单质硫被完全还原为硫化锂所能提供的电量可计算出锂硫电池的放电理论容量为1675mAh/g，理论能量密度为2567Wh/Kg，与传统的锂离子电池相比，锂硫电池具有极大的优点，有望代替常规锂离子电池成为未来的高能量密度、长寿命的二次电池。

但是锂硫电池在实际应用中还存在诸多问题，如锂硫电池在充放电过程中含硫材料会发生巨大的体积变化，这将破坏正极极片的整体结构，导致循环过程中正极材料从集流体上的粉化脱落。同时，循环中产生的多硫化物会产生“穿梭效应”，这种“穿梭效应”会引起比容量的急剧衰减以及低的库伦效率，导致循环性能的下降。更重要的是硫本身几乎不导电，使得常规的锂硫电池远远不能达到其理论容量。

电解液作为锂硫电池四大主要组成部分之一，对于促进锂离子的传输起着关键作用。但是尽管占到总的电解质质量的90%，传统锂硫电解液的有机溶剂仅仅维持锂离子传输，而对于进一步提高锂硫电池的容量没有起到实质性作用。同时，在传统电解液的锂硫电池循环过程中，产生可溶解的多硫化物在正负极间的“穿梭”，所以未能很好的解决锂硫电池长期循环差的基本问题。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种提高电池容量的锂硫电池电解液。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高电池容量的锂硫电池电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述有机溶剂包括第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂，所述第一溶剂为1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环和1,1-二甲氧基乙烷中的一种或多种，所述第二溶剂为乙二醇二甲醚和二甘醇二甲醚中的一种或多种，所述第三溶剂为二甲基硫醚类有机物中的一种或多种，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为0.5~2：1，所述第三溶剂占所述有机溶剂的体积分数为10~40%。

优化地，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为1：1。

优化地，所述二甲基硫醚类有机物包括二甲基三硫醚、二甲基二硫醚和二甲基四硫醚。

优化地，所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.1~5mol/L。

优化地，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、全氟烷基磺酸锂和全氟烷基磺酸酰甲基锂中的一种。

优化地，所述添加剂在所述电解液中的质量含量为0.1~5%。

优化地，所述添加剂为无水硝酸锂。

本发明的又一目的在于提供一种上述提高电池容量的锂硫电池电解液的制备方法，它包括以下步骤：