[发明专利]一种锂一次电池电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锂一次电池电解液，包括有机溶剂、添加剂、其他添加剂和锂盐，所述添加剂包括Li₂S_x、R₁‑S‑R₂、R₁‑S‑S‑R₂和R₁‑S‑S‑S‑R₂中的任意一种或两种以上的混合物，其中，x＝2‑8，R、R₁和R₂分别选自烷基、烯基、炔基、芳香基、卤代烷基、醛基和羧基中的其中一种。本发明通过加入有机或无机多硫化物作为锂一次电解液的添加剂，可以使锂一次电池在正极放电完成后还可继续还原放电提供容量，显著提高锂一次电池的能量密度；本发明还提供了该电解液的制备方法，该方法操作简单，实用性强且应用范围广。

【技术领域】

本发明涉及锂电池电解液相关技术领域，具体涉及一种锂一次电池电解液及其制备方法和应用。

【背景技术】

随着电子信息技术及消费电子产品的快速发展，对电池方面的性能要求也在快速提升，特别是电池的能量密度，这已成为锂一次电池在拓展应用领域中遇到的关键性技术难点。目前，金属锂一次电池种类繁多，具有较高的能量比和工作电压，发展较为成熟的体系主要有锂/氟化碳电池、锂/二氧化锰电池、锂/亚硫酰氯电池、锂/二氧化硫电池等，能量密度一般能达到250-350Wh/kg，但仍不能满足日益增长的需求。

目前锂一次电池的常规的电解液典型配方为：电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)、溶剂为碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯，并不能贡献出电池的容量，且在实际应用过程中存在诸多问题，含此种电解液的电池普遍存在放电电流密度小、倍率放电性能较差、放电平台不高、能量密度小等问题。

【发明内容】

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种锂一次电池电解液，在常用电解液中添加无机或有机多硫化物等做添加剂，可在正极放电完成后，继续还原放电提供容量，能显著提高锂一次电池的能量密度和放电性能。为了实现上述目的，本发明的主要技术方案如下：

一种锂一次电池电解液，包括有机溶剂、添加剂、其他添加剂和锂盐，所述添加剂包括Li₂S_x、R₁-S-R₂、R₁-S-S-R₂和R₁-S-S-S-R₂中的任意一种或两种以上的混合物，其中，x＝2-8，R、R₁和R₂分别选自烷基、烯基、炔基、芳香基、卤代烷基、醛基和羧基中的其中一种。

进一步地，按质量百分数计，所述添加剂的含量占所述锂一次电池电解液总质量的0.5-50％。

进一步地，所述有机溶剂包括四乙二醇二甲醚、二甲氧基乙烷、1,3-二氧戊烷、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、2-甲基四氢呋喃、环己烷、环己醚、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、二亚甲亚砜、二甲砜、甲乙砜和环丁砜中的任意一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、高氯酸锂(LiClO₄)、双(三氟磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、硝酸锂(LiNO₃)、四氯铝酸锂(LiAlCl₄)和三氟甲基磺酸锂(LiSOCF₃)中的任意一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述锂盐在所述锂一次电池电解液中浓度为0.1-2mol/L。