[发明专利]添加深共熔溶剂的电解液和包含所述电解液的锂硫电池

说明书

本发明公开了一种耐低温的电解液和包含所述电解液的耐低温锂硫电池。该电池的特点在于将深共熔剂离子液体引入醚类电解液，因其强的氢键作用，在有效地降低其本身晶格能及凝固点的同时，提高了锂硫电池有机电解液低温条件下离子的转移速率，从而提高了电解液的离子电导率，改善了电极与电解液的相界面稳定性、均匀性、电导性。

技术领域

本发明涉及一种锂电池技术，尤其涉及一种应用于锂硫电池的耐低温技术。

背景技术

锂硫电池作为一种新的电化学储能二次电池，与常规的锂离子“脱嵌”式材料不同，在放电过程中，硫和金属锂发生两电子反应，可以放出很高的比容量(1675 mAh g^-1),理论比能量也高达2600Wh kg^-1，同时，活性物质硫具有自然丰度大，成本低，低毒，环境友好等优点，因此，锂硫电池被认为是可替代锂离子电池的新型二次电池之一，具有良好的应用前景。

然而，在锂硫电池的使用环境中，温度对锂硫电池的充放电性能影响最大。在充放电过程中，温度影响多硫化锂在电解液中的溶解度、传输速度，从而影响电池的穿梭效应；并且电极的反应速率及电解液的传输速度也受温度的影响较大，因此，适当的温度环境是保持锂硫电池充放电性能的关键所在，若温度过低，电导率下降，电极的反应速率下降，导致电池的输出功率降低。

常规的锂硫电池的运行环境为室温运行。因此，拓展锂硫电池的使用温度范围，获得一种在低温环境下能够有效运行的锂硫电池势在必行。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有耐低温特性的锂硫电池。该电池的特点在于采用具有耐低温特性的电解液作为锂硫电池的电解液，来实现电池低温运行的要求。通过本发明的实施，实现了锂硫电池低温运行的要求，增加了锂硫电池的安全性和使用寿命，扩展了电池应用环境的温度区间，具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐低温的电解液，包括有机溶剂、锂盐、高导电材料、深共熔溶剂，

其中，所述深共熔溶剂的氢键供体为酰胺、木糖醇、乳酸、三氟乙酰胺、硫脲、异山梨醇、尿素中的任意一种，氢键受体为甜菜碱、脯氨酸、甘氨酸、三甲胺、烟碱酸、乙胺盐酸盐、氯化胆碱中的任意一种，

并且，按照所述电解液总体积为参照基准，所述深共熔溶剂的体积为所述电解液总体积的5%-50%。

优选的一种耐低温的电解液，所述电解液中有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、四氢呋喃、乙酸甲酯、甲酸甲酯、乙酸丙酯、二甲基亚砜、环丁砜、二乙二醇二甲醚、四甘醇二甲醚、1，3-二氧五环中的一种或二种以上混合，并且，按照所述电解液总体积为参照基准，所述有机溶剂的体积为所述电解液总体积的50-95%；

所述电解液中的锂盐选自双三氟甲基磺酸酰亚胺锂、三氟甲基磺酸酰亚胺锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂中的一种或二种以上混合，并且，所述锂盐的摩尔浓度为0.1-8M，优选0.5-2M；

所述高导电材料为石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、导电活性炭中的任意一种或多种混合，并且，按照所述电解液总质量为参照基准，所述高导电材料的质量为所述电解液总质量的0.1-10%。

优选的一种耐低温的电解液，所述深共熔溶剂的氧含量小于等于20ppm，水含量小于等于20ppm。

为实现另外的发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐低温的锂硫电池，包括：

正极、负极、隔膜、电解液，

所述正极、负极、隔膜均浸渗于所述电解液中，

同时，所述正极、负极置于隔膜两侧且不接触，