[发明专利]一种可以改善锂硫电池循环性能的基准电解液及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电解液制备技术领域，具体涉及一种可以改善锂硫电池循环性能的基准电解液及制备方法。

背景技术

近几年，锂离子二次电池以其较大的能量密度、较高的工作电压、较长的循环寿命和无污染等优点已成为各类数码和电动汽车产品的首选电源。然而随着社会的飞速发展，数码产品的高期望值以及电动自行车、电动汽车、智能电网的大规模发展和应用，开发质量比能量密度和体积比能量密度更高的二次电池，是满足社会快速发展的需求的必经之路，也是研究人员现在所面临的极大技术挑战。因此探寻一种全新的、高能的电池体系一直是储能领域的研究热点。

锂硫电池自上世纪70年代以来，一直受到研究者的广泛关注。单质硫作为锂硫二次电池正极材料，理论比容量为1675mA·h/g ，当以金属锂为负极组装成电池时，其理论比能量高达2600 W·h/kg，拥有广泛的应用和开发前景。而且，单质硫存储量大、价格低廉且无污染，因此锂硫电池被认为是极具开发潜力的高能量密度储能体系。然而，锂硫电池尽管拥有如此多的优点，单质硫与放电产物Li₂S具有电绝缘性，导电能力差，而且放电过程中硫的体积膨胀率高达80%，电化学反应中间产物多硫化物的“穿梭效应”等问题降低了电极活性物质的利用率和电池的循环寿命，严重阻碍了锂硫电池迈向商业化。

针对上述锂硫电池不足之处，世界各国研究者们进行了一系列研究，主要围绕减少多硫化物穿梭效应，提高电极活性物质利用率，从而提高电池循环寿命，而着手点大都是从正极材料入手，围绕异质原子掺杂碳基材料、碳基材料与有机高分子复合、碳基材料和无机材料复合等方面开展研究，例如：防化研究所的王维坤等人从高性能正极材料入手，从正极材料改性方面提高锂硫电池循环寿命。中国科学院金属研究所唐晓楠等人从锂硫电池复合硫正极中客体材料与多硫化物的相互作用着手，提高了电池的循环寿命。但这些设计方法较繁琐，正极合成较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种配置过程简单、避免了繁琐的正极材料合成步骤，操作起来省时省力，能够使锂硫电池循环稳定性和循环周期得到明显改善的一种可以改善锂硫电池循环性能的基准电解液及制备方法。

本发明的目的是这样实现的：该基准电解液包括醚类溶剂、锂盐、硝酸锂以及改善循环性能用添加剂；所述的醚类溶剂为两种溶剂的混合物，第一种溶剂为：1，3-二氧五环或1 ,4-二氧六环中的任意一种，第二种溶剂为：乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚中的任意一种；所述的锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiTFSi、LiFSi或LiBOB中的任意一种；所述改善循环性能用添加剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅烷或硅酸四乙脂中的任意一种。

一种可以改善锂硫电池循环性能的基准电解液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：使手套箱内部处于氩气气氛中，且内部的水氧含量值不超标条件下，取两种溶剂均匀混合，制成醚类溶剂；所述水含量值小于1ppm，氧含量值小于1ppm；

步骤二：取锂盐，并将锂盐缓慢加入步骤一中所述的醚类溶剂内，均匀混合，制成混合液；所述锂盐的摩尔浓度为0.8～1.5mol/L；

步骤三：取硝酸锂，并将硝酸锂缓慢加入步骤二中所述的混合液内，制成半成品电解液，所述半成品电解液中硝酸锂的质量分数为0.1%～3%；

步骤四：取改善循环性能用添加剂，并将该改善循环性能用添加剂缓慢加入步骤三中所述的半成品电解液，制成基准电解液；所述基准电解液中改善循环性能用添加剂的质量分数为1%～10%。

优选地，所述步骤一中的两种溶剂的质量比为1：1。

本发明具有配置过程简单，所用溶剂和添加剂价格便宜，用料省，能起到良好的负极锂保护效果，配置的锂硫电池电解液用到锂硫电池中，能够使锂硫电池的循环性能和安全性能明显提高的优点。

具体实施方式

本发明为一种可以改善锂硫电池循环性能的基准电解液及制备方法，其中，该基准电解液包括醚类溶剂、锂盐、硝酸锂以及改善循环性能用添加剂；所述的醚类溶剂为两种溶剂的混合物，第一种溶剂为：1，3-二氧五环或1 ,4-二氧六环中的任意一种，第二种溶剂为：乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚中的任意一种；所述的锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiTFSi、LiFSi或LiBOB中的任意一种；所述改善循环性能用添加剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅烷或硅酸四乙脂中的任意一种。