[发明专利]一种锂硫电池功能电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂硫电池功能电解液，所述功能电解液包括锂盐、有机溶剂和功能添加剂；其中，功能添加剂为3‑甲基‑1,4,2‑二恶唑‑5‑酮。本发明在电解液中加入功能添加剂3‑甲基‑1,4,2‑二恶唑‑5‑酮，该添加剂通过电化学过程或化学过程在负极表面生成稳定的固体电解质相界面(SEI膜)，能够在锂硫电池中保护负极，提高电解液和负极相容性，提高电池的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池电解液技术领域，具体涉及一种锂硫电池功能电解液及其制备方法。

背景技术

锂离子电池广泛应用于移动电子设备和电动汽车领域，但是常规的锂离子电池正极材料能量密度较低，难以满足日益增长的能量密度需求。锂硫电池是正在开发的二次电池体系中具有较高能量密度的一种，采用单质硫或含硫材料作为正极活性物质，其理论能量密度达2600W·h/kg，同其它电池相比，锂硫电池具有比容量高(单质硫的理论比容量高达1680mA·h/g)、硫资源丰富、环境友好和价格便宜等优点，但容量衰减快和循环性能差制约着锂硫电池的进一步发展和应用。

锂硫电池的电解液现在大多采用醚类有机溶剂，如1，3-二氧戊烷与乙二醇二甲醚，在醚类电解液中，锂硫电池放电过程中产生的高价态聚硫离子易溶于电解液，高价态聚硫离子扩散至锂负极发生副反应生成不可逆的硫化锂是制约锂硫电池循环性能的重要原因。

目前有许多保护锂金属负极的方法，例如减少聚硫离子与锂负极的副反应以及电解液采用硝酸锂作为添加剂等，效果明显但是均不够理想，且将锂金属融进多孔碳中，制备比较复杂，所以要继续深入研究。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂硫电池功能电解液及其制备方法，以实现提高电解液和负极相容性，提高电池的循环性能和倍率性能的目的。

本发明提出的一种锂硫电池功能电解液，所述功能电解液包括锂盐、有机溶剂和功能添加剂；其中，功能添加剂为3-甲基-1,4,2-二恶唑-5-酮。

优选地，所述锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiBC₂O₄F₂、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiN(FSO₂)₂、LiN(CF₃SO₂)₂中的至少一种。

优选地，所述有机溶剂选自碳酸酯类有机溶剂、醚类有机溶剂中的至少一种。

优选地，所述碳酸酯类有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的至少一种。

优选地，所述醚类有机溶剂选自二氧五环、二氧六环、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二乙醚中的至少一种。

本发明还提供一种所述锂硫电池功能电解液的制备方法，所述制备方法为：将有机溶剂与锂盐混合后搅拌均匀，得到初混电解液；向初混电解液中加入功能添加剂后搅拌均匀，得到功能电解液。

优选地，所述锂盐在初混电解液中的浓度为0.5-5mol/L。

优选地，所述功能添加剂占功能电解液的质量百分比为0.1-20％。

优选地，所述功能添加剂占功能电解液的质量百分比为0.1-10％。

在实施例中，所述功能添加剂占功能电解液的质量百分比可为0.1％、1％、3％、5％、10％、20％。

使用本发明的功能电解液在组装锂硫电池时，硫基材料选自单质硫、多硫化锂、硫基复合材料、有机硫化物和硫碳聚合物中的一种。