[发明专利]锂硫电池用电解液和包含所述电解液的锂硫电池

说明书

本发明涉及一种锂硫电池用三元电解液和包含所述三元电解液的锂硫电池。本发明的锂硫电池用电解液在用于锂硫电池时显示优异的硫利用率，并显示优异的稳定性。因此，本发明的锂硫电池用电解液能够在确保锂硫电池的容量特性的同时提高寿命特性。

技术领域

本申请要求于2016年6月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2016-0080646号以及于2017年3月7日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2017-0028616号的优先权和权益，并通过参考将其全部内容并入本文中。

本发明涉及锂硫电池用三元电解液和包含所述三元电解液的锂硫电池。

背景技术

随着便携式电子设备、电动车辆和大容量电力存储系统近期的发展，出现了对大容量电池的需求。锂硫电池是使用具有硫-硫键(S-S键)的硫系材料作为正极活性物质并使用锂金属作为负极活性物质的二次电池，且作为正极活性物质的主要材料的硫具有资源非常丰富、无毒且原子量低的优势。

此外，锂硫电池的理论放电容量为1672mAh/g-硫且理论能量密度为2600Wh/kg，这与目前研究的其他电池系统的理论能量密度(Ni-MH电池：450Wh/kg，Li-FeS电池：480Wh/kg，Li-MnO₂电池：1000Wh/kg，Na-S电池：800Wh/kg)相比是非常高的，因此其作为具有高能量密度特性的电池而受到关注。

然而，到目前为止，锂硫电池尚未商业化。这是因为如下原因：当使用硫作为活性物质时，在电化学反应中所用的硫的百分比(硫利用率)低并且不能确保如理论容量的足够的容量。为了克服这样的问题，已经开发了具有增加的硫浸渗量的正极材料、能够提高硫利用率的电解液等。

作为锂硫电池的电解液溶剂，目前最常使用具有优异的硫利用率的1,3-二氧戊环(DOL)和1,2-二甲氧基乙烷(DME)。这些物质单独使用或作为混合物使用，并且韩国专利申请公开公报第10-2009-0086575号公开了一种锂硫电池，所述锂硫电池通过使用聚合物进行分隔而使1,3-二氧戊环和1,2-二甲氧基乙烷不均匀地分别存在于负极和正极。

然而，溶剂的缺点是在电池工作期间容易分解。当溶剂分解时，产生诸如氢气、甲烷和乙烯的气体，产生膨胀现象，结果导致电池寿命缩短。

因此，为了在锂硫电池中获得稳定的寿命特性，需要开发在电池工作期间不引起分解的稳定的电解液。

现有技术文献

韩国专利申请公开公报第10-2009-0086575号，电解质的分离

发明内容

[技术问题]

鉴于上述情况，本发明的发明人研究了锂硫电池的电解液溶剂的组成，结果完成了本发明。

因此，本发明的一个方面提供具有优异稳定性的锂硫电池用电解液。

本发明的另一个方面提供包含所述电解液的锂硫电池。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，提供锂硫电池用电解液，所述电解液包含：

锂盐；和

非水溶剂，

其中所述非水溶剂包含

i)在环结构中包含两个氧的环状醚；

ii)由如下化学式1表示的二醇醚；和

iii)由如下化学式2表示的线性醚：

[化学式1]

R¹-O-(CH₂CH₂O)_x-R²