[发明专利]一种电解液及制备方法与使用该电解液的二次锂硫电池

说明书

本发明公开一种电解液及制备方法与使用该电解液的二次锂硫电池，该电解液包含锂盐、有机溶剂及功能添加剂，锂盐在电解液中的浓度为0.5~5mol/L，功能添加剂在电解液中的质量百分比为0.1~3%。向有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后配制成电解液，向电解液中加入功能添加剂，继续搅拌至混合均匀，即得到二次锂硫电池功能电解液。本发明电解液以三氟五苯基甲硼烷作为功能添加剂，可参与固体电解质相界面（SEI膜）的形成，可溶解LiF，增强SEI膜的导电性；三氟五苯基甲硼烷有利于促进LiPF₆的解离反应，吸附自由F^‑，从而减少由于痕量水而形成的HF，减少了HF对电极材料的腐蚀；有效抑制循环过程中正极材料的容量衰减，提高锂硫电池的循环稳定性和容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种电解液及制备方法与使用该电解液的二次锂硫电池。

背景技术

近年来，锂离子电池锂离子电池以其具有质量能量密度高和体积能量密度高等优势在移动电子设备及电动汽车领域得到了广泛的应用。然而，随着电动汽车的迅速发展，对锂离子电池的性能要求也逐步提高。锂硫二次电池能量密度高，采用硫单质或含硫物质作为正极活性物质的锂硫电池，理论比能量为2600Wh·kg^-1。另外，锂硫电池还具有硫资源丰富、价格低廉、环保无污染等优点，是一种非常具有应用前景的电池。

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。目前针对上述的问题的解决方法主要是设计正极材料的结构来改善性能，以及采用硝酸锂作为电解液负极添加剂，其效果明显但是还不够理想。正极成膜添加剂对于改善锂硫电池性能具有重要的作用，目前对于正极成膜添加剂的研究较少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种电解液及制备方法与使用该电解液的二次锂硫电池，本发明电解液中添加剂可参与正极材料固体电解质相界面(SEI膜)的形成，增强SEI膜的导电性；吸附自由F^-，从而减少由于痕量水而形成的HF，减少了HF对电极材料的腐蚀。提高锂硫电池的循环稳定性和容量保持率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种二次锂硫电池功能电解液，该电解液包含锂盐、有机溶剂及功能添加剂，所述锂盐在电解液中的浓度为0.5～5mol/L，所述功能添加剂在电解液中的质量百分比为0.1～3％。

进一步方案，所述功能添加剂为三氟五苯基甲硼烷，结构式为：

功能性添加剂在电解液中的质量百分比优选0.5～1％。

进一步方案，所述的锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiBC₂O₄F₂、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiN(FSO₂)₂、LiN(CF₃SO₂)₂中的一种或几种。

进一步方案，所述的有机溶剂选自碳酸酯类有机溶剂或醚类有机溶剂中的一种或两种。

进一步方案，所述的碳酸酯类有机溶剂为碳酸乙烯酯、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、碳酸二乙酯中的一种或几种。

进一步方案，所述的醚类有机溶剂为二氧五环、二氧六环、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚或二乙二醇二乙醚中的一种或几种。