专利名称：有机电解液和使用它的锂电池的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及有机电解液及包含它的锂电池，更具体地，本发明涉及能够稳定锂金属并提高锂离子导电性的有机电解液，及包含这种有机电解液的锂电池。
背景技术：
随着紧凑的便携式电子设备的迅速发展，对用于小型便携式电子设备的高能量密度的电池的需要日益增加。
锂硫电池是已知的最优发展前景的电池，与目前已经能够开发的其它电池相比，其因高能量密度而能满足上述需要。在锂硫电池的制造中用作活性物质的锂和硫(S8)的能量密度分别为3830mAh/g和1675mAh/g，并且因其经济性和对环境友好而知名。但是，这些活性物质在商业上一直没有成功地应用于电池系统。锂硫电池难于商业化的原因在于，作为活性物质的硫在电化学氧化反应中的利用度较低，这最终导致较低的电池容量。另外，电池的循环寿命因为氧化和还原反应期间硫到电解液中的流出而缩短。如果使用不适当的电解液，则硫被还原并以硫化锂(Li2S)的形式分离，后者在电化学反应中是不再可以利用的。
为了解决这些问题，已经作出很多优化电解液组成的尝试。例如美国专利6030720公开了采用主溶剂如四甘醇二甲醚和供体数目为15或更大的供体溶剂如N，N-二乙基乙酰胺的混合物作为有机电解液的有机溶剂。
US 5961672公开了采用1M的LiSO3CF3于1，3-二氧戊环，二甘醇二甲醚，环丁砜和二乙氧基乙烷的混合溶剂中的有机电解液作为提高电池的循环寿命和安全性的措施，其中锂金属阳极涂布了聚合物薄膜。
与采用碳质或石墨电极的锂二次电池相比，当采用锂金属作为锂二次电池的阳极时，电池的循环寿命、容量及其它特性下降。具体地的原因在于重复的充放电循环使枝晶分离并生长在锂金属阳极表面，并与阴极表面接触，从而导致短路。另外，由于与电解液的反应，导致锂阳极表面的锂金属腐蚀。
作为这些问题的解决方案，已经提出在锂金属电极表面形成保护层的方法(US 6017651，6025094和5961672)。为了有效，在锂电极表面形成的保护层应当允许锂离子通过其本身，并且作为屏障阻止电解液与阳极的锂金属接触。
一般地，这种锂保护层是通过组装电池之后锂与电解液中所包含的保护膜形成添加剂反应而形成的。但是，通过这种方法形成的保护层具有较差的密度，因此，大量的电解液透过保护层中存在的微孔，并且不合乎需要地与锂金属反应。
形成离保护层的另一方法包括用氮等离子体处理锂电极表面以在电极上形成氮化锂(Li3N)层。然而，通过该方法形成的氮化锂层包括晶界，电解液容易透过该晶界，在与水接触时极可能分解，且具有较低的势窗(potentialwindow)。因此，氮化锂层是不适用的。
发明内容
本发明提供一种有机电解液，其因为降低与锂金属的反应性而使锂金属稳定，并且提高锂离子的导电性。
本发明还提供锂电池，其通过采用所述有机电解液而提高了充/放电效率。
一方面，本发明提供有机电解液，包括锂盐；有机溶剂；及下面式(1)的草酸酯化合物 式中，R1和R2独立地选自氢原子，卤原子，羟基，取代或未取代的C1～C20烷基，取代或未取代的C1～C20烷氧基，取代或未取代的C1～C20链烯基，取代或未取代的C6～C30芳基，取代或未取代的C6～C30芳基烷基，取代或未取代的C6～C30芳氧基，取代或未取代的C2～C30杂芳基，取代或未取代的C2～C30杂芳基烷基，取代或未取代的C2～C30杂芳氧基，取代或未取代的C5～C20环烷基，及取代或未取代的C2～C20杂环烷基。
另一方面，本发明提供锂电池，其包括阴极；阳极；插在阴极与阳极之间的隔板；及上述的有机电解液。
通过参照附图详述其示例性实施方案，本发明的上述及其它特征和优点将会显而易见。在附图中图1A和1B图示了锂离子与本发明的上述式(1)之草酸酯化合物的实例草酸二甲酯之间的相互作用；图2是本发明实施例1～4及对比例1的锂电池的充放电效率相对于草酸二甲酯含量而变化的曲线图；图3是本发明实施例5～7及对比例1的锂电池的充放电效率相对于草酸二乙酯含量而变化的曲线图；图4是本发明实施例8～10及对比例1的锂电池的充放电效率相对于草酸二丁酯含量而变化的曲线图；图5是本发明实施例11～13及对比例1的锂电池的充放电效率相对于草酸二(4-甲基苄基)酯含量而变化的曲线图；图6是本发明实施例14，18和19的锂硫电池的放电容量相对于充放电循环数而变化的曲线图；图7是本发明实施例14～17及对比例1和2的锂硫电池的充放电效率的柱形图；及图8是本发明实施例14和对比例3的锂硫电池的放电容量相对于充放电循环数而变化的曲线图。
具体实施例方式
下面将详述本发明的有机电解液及采用该有机电解液的锂电池。
一般地，锂电池的充放电行为受形成于电极表面的薄膜的性质的影响极大。充放电循环过程中形成于锂阳极表面的枝晶导致电池短路，并给电池循环寿命带来负面影响。
随着锂电池的充电，由于其中所含电解液的分解，在其阳极表面形成固体电解质界面(SEI)。这种SEI有效地抑制阳极表面发生的副反应，并提高电池循环寿命。然而，随着电池充放电循环的重复进行，甚至出现SEI降解，且在阳极表面分解的电解液越来越多。因此，本发明是通过添加下面式(1)的可与锂离子螯合的草酸酯化合物，来制备锂电池的有机电解液的。本发明的有机电解液因为下面式(1)的草酸酯化合物与锂离子的螯合作用而降低了对锂的反应性并且提高了离子导电性。因此本发明的有机电解液用于锂电池时可以提高充放电效率。
特别地，当本发明的包含下面式(1)的草酸酯化合物的有机电解液用于锂硫电池时，锂离子与硫阴离子之间的结合被阻断，所以硫化物的溶解度得到提高。因此，硫的可逆容量增加。
式中，R1和R2独立地选自氢原子，卤原子，羟基，取代或未取代的C1～C20烷基，取代或未取代的C1～C20烷氧基，取代或未取代的C1～C20链烯基，取代或未取代的C6～C30芳基，取代或未取代的C6～C30芳基烷基，取代或未取代的C6～C30芳氧基，取代或未取代的C2～C30杂芳基，取代或未取代的C2～C30杂芳基烷基，取代或未取代的C2～C30杂芳氧基，取代或未取代的C5～C20环烷基，及取代或未取代的C2～C20杂环烷基。
下面将参照图1A和1B详述本发明的原理，图1A和1B图示了上述式(1)之草酸酯化合物的实例草酸二甲酯与锂之间的相互作用。
参照图1A，在上述式(1)的草酸酯化合物中，两个碳-氧双键(C＝O)存在于中部。因此，当正的锂离子存在于上述式(1)的草酸酯化合物周围时，在这两个碳-氧双键之间出现局部的负电荷。锂离子被吸引并接近草酸酯化合物中的局部负电荷，形成螯合物，如图1B所示。结果，由硫的还原产生的负的硫离子不可能与锂离子结合，稳定地保留在电解液中。因此，硫的可逆容量增加。如果锂离子以未结合的形式存在，则游离的锂离子与负的硫离子形成硫化锂，其不再能够用于电池充电过程中的电化学反应。
图1B所示的螯合物在充电过程中向锂阳极迁移并停留在形成于锂阳极表面的SEI中。螯合物的锂离子增加了SEI中的锂离子导电性并使SEI稳定。
上述式(1)的草酸酯化合物的具体实例包括草酸二乙酯，草酸二甲酯，草酸二丙酯，草酸二丁酯，草酸二(4-甲基苄基)酯等。
相对于100重量份的有机电解液的有机溶剂，上述式(1)的草酸酯化合物的量为0.001～10重量份，优选为0.05～1重量份。如果上述式(1)的草酸酯化合物的量小于0.001重量份，添加的效果微不足道。如果上述式(1)的草酸酯化合物的量大于10重量份，则循环寿命特性降低。
本发明的有机电解液的有机溶剂为选自下列式(2)的聚甘醇二醚，二氧戊环，碳酸酯，2-氟苯，3-氟苯，二甲氧基乙烷(DME)，二乙氧基乙烷，及环丁砜(SUL)中的至少一种。
R3(OCH2CH2)mOR4(2)式中，m为1～10的整数，R3和R4独立地为取代或未取代的C1～C20烷基。
上述式(2)的聚甘醇二醚的具体实例包括二甘醇二甲醚(DGM，也称之为二甘醇二甲醚)，二甘醇二乙醚，三甘醇二甲醚(TGM，也称之为三甘醇二甲醚)，三甘醇二乙醚等。
二氧戊环的实例包括1，3-二氧戊环(DOX)，4，5-二乙基二氧戊环，4，5-二甲基二氧戊环，4-甲基-1，3-二氧戊环，及4-乙基-1，3-二氧戊环。
用作有机溶剂的碳酸酯的实例包括碳酸亚甲酯(methylene carbonate)，碳酸亚乙酯，碳酸二乙酯，碳酸二甲酯，γ-丁内酯，碳酸异丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸亚乙烯酯等。
本发明的有机电解液可用于任何普通的锂电池，包括一次和二次电池，特别是具有锂金属阳极的电池。
为了应用于具有阴极的锂离电池，所述阴极可以是利用硫或含硫化合物形成的，基于包含聚甘醇二醚，二氧戊环，以及至少一种选自环丁砜、二甲氧基乙烷和二乙氧基乙烷的有机溶剂，制备本发明的包含上述式(1)的草酸酯化合物的有机电解液。
这种有机溶剂包含30～60％体积的聚甘醇二醚，20～60％体积的二氧戊环，余量为选自环丁砜、二甲氧基乙烷和二乙氧基乙烷的有机溶剂，按有机溶剂的总体积计。优选有机溶剂包含体积比为1∶9～9∶1的聚甘醇二醚和二氧戊环。如果二氧戊环的量超出该范围，则放电容量和充放电循环寿命降低。
为了应用于具有锂复合氧化物阴极的锂电池，基于包含碳酸酯、2-氟苯、3-氟苯、4-氟苯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷和环丁砜的有机溶剂，制备本发明的有机电解液。
锂电池常用的任何锂盐均可用于本发明的有机电解液。锂盐的实例包括高氯酸锂(LiClO4)，四氟硼酸锂(LiBF4)，六氟磷酸离(LiPF6)，三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)，及二(三氟甲磺酰)胺锂(LiN(CF3SO2)2)。优选锂盐的浓度范围为0.5～2.0M。如果锂盐的浓度低于0.5M，则离子导电性太低。如果锂盐浓度大于2.0，则更可能发生不需要的锂盐分解。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，未取代的C1～C20烷基的实例包括甲基，乙基，丙基，异丁基，仲丁基，戊基，异戊基，己基等，其中所述烷基的至少一个氢原子可以被卤原子，羟基，硝基，氰基，氨基，脒基，肼，腙，羧基，磺酸基，磷酸基，C1～C20烷基，C2～C20链烯基，C2～C20炔基，C1～C20杂烷基，C6～C20芳基，C6～C20芳基烷基，C6～C20杂芳基，或者C6～C20杂芳烷基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，未取代的C1～C20烷氧基的实例包括甲氧基，乙氧基，丙氧基，异丁氧基，仲丁氧基，戊氧基，异戊氧基，己氧基等，其中所述烷氧基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，芳基是指其中至少包含一个环的C6～C30碳环芳香体系，其中这些环可以通过悬垂方式连接在一起，也可以稠合在一起。术语“芳基”包括芳香族的基团，如苯基、萘基、四氢化萘基等。芳基可以具有取代基，如卤代烷基，硝基，氰基，烷氧基，及低级烷基氨基。芳基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，芳基烷基是指上面定义的芳基，其具有取代一些氢原子的低基烷基取代基，如甲基，乙基，丙基等。芳基烷基的实例包括苄基，苯乙基等。芳基烷基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，芳氧基的实例包括苯氧基、萘氧基、四氢萘氧基等。芳氧基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，杂芳基是指C2～C30单环体系，其包含一个、两个或三个选自N、O、P、S的杂原子并且具有至少一个环，其中这些环可以通过悬垂方式连接在一起，也可以稠合在一起。杂芳基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，杂芳烷基是指上面定义的杂芳基，其具有取代一些氢原子的低基烷基取代基，其中杂芳烷基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，环烷基是指C4～C30单价单环体系，其中环烷基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
作为上述式(1)中R1和R2的替换物，杂环烷基是指C1～C30单价单环体系，其包含一个、两个或三个选自N、O、P、S的杂原子并且具有取代一些氢原子的低基烷基取代基，其中杂环烷基的至少一个氢原子可以被上述任何适于C1～C20烷基的取代基所取代。
下面将描述根据本发明实施方案的锂二次电池的制备方法。
首先，采用制备锂电池的常用方法制备阴极和阳极。使用锂金属复合氧化物如LiCoO2和LiMn2O3作为阴极活性物质。采用锂金属电极或者碳质或石墨电极作为阳极。
其次，将隔板插在阴极与阳极之间，并且压制或堆叠多个电极和隔板，形成电极组件。将所得电极组件密封于电池壳中。
再次，将本发明的有机电解液注入装有电极组件的电池壳中，从而得到完整的锂二次电池。
除了应用于上述的锂离子二次电池之外，还可以将本发明的有机电解液应用于使用聚合物电解液的锂聚合物二次电池。本发明的有机电解液可应用于锂硫电池。
下面描述根据本发明实施方案的锂硫电池的制备方法。制备锂硫电池的方法类似于上述制备锂二次电池的方法，所不同的是用于阴极的材料。在某些情况下，可以在阳极与隔板之间插入保护层，以便抑制锂与电解液的反应。
可以将至少一种选自单质硫，单质硫，含Li2Sn(n≥1)的硅铅铀矿，有机硫，及(C2Sx)y(式中x为2.5～20，y≥2)的物质用于阴极。优选阳极形成锂金属电极，锂-金属合金(由例如锂-铝、锂-锰或锂-硅制成的合金)电极，或者锂-惰性硫复合物电极。
现将参照下面的实施例更具体地描述本发明。下面的实施例仅用于说明，而不是对本发明的范围的限制。
为了测量包含本发明之有机电解液的锂电池的充放电效率，在实施例1～13中制备了2016型硬币式半电池，在实施例14～19中制备了锂硫全电池。
实施例1制备包括阴极、阳极及介于阴极与阳极之间的聚乙烯隔板(Ashai有限公司)的电极组件，其中使用锂金属电极作为阴极和阳极。
将电极组件密封于电池壳中，注入本发明的有机电解液，得到完整的锂电池。
有机电解液包含1M的LiCF3SO3作为锂盐；体积比为50∶20∶20∶10的1，3-二氧戊环(DOX)，二甘醇二甲醚(DGM)，二甲氧基乙烷(DME)，及环丁砜(SUL)的混合物作为有机溶剂；及相对于100重量份有机溶剂而言为0.05重量份的草酸二甲酯。
实施例2～4按与实施例1相同的方式制备锂电池，只是草酸二甲酯的量分别为0.1，0.25，0.5重量份。
实施例5按与实施例2相同的方式制备锂电池，只是用0.1重量份的草酸二乙酯代替0.1重量份的草酸二甲酯。
实施例6和7按与实施例5相同的方式制备锂电池，只是草酸二乙酯的量分别变成0.25重量份和0.5重量份。
实施例8按与实施例2相同的方式制备锂电池，只是用0.1重量份的草酸二丁酯代替0.1重量份的草酸二甲酯。
实施例9和10按与实施例8相同的方式制备锂电池，只是草酸二丁酯的量分别变成0.25重量份和0.5重量份。
实施例11按与实施例2相同的方式制备锂电池，只是用0.1重量份的草酸二(4-甲基苄基)酯代替0.1重量份的草酸二甲酯。
实施例12和13按与实施例11相同的方式制备锂电池，只是草酸二(4-甲基苄基)酯的量分别变成0.25重量份和0.5重量份。
实施例14通过混合70重量份的硫，10重量份的Ketjen炭黑(作为碳源)，及20重量份的聚氧化乙烯于乙腈中，制得阴极活性物质组合物。
将碳涂布的铝(Al)基材用所述的阴极活性物质组合物涂布并干燥，形成阴极。使用铝金属电极作为阳极。
将阴极、聚乙烯隔板和阳极依次堆叠，制得电极组件，并将其密封于电池壳中。将有机电解液注入电池壳中，得到完整的锂硫电池。
有机电解液包含1M的LiCF3SO3作为锂盐；体积比为50∶20∶20∶10的DOX，DGM，DME，及SUL的混合物作为有机溶剂；及相对于100重量份有机溶剂而言为0.5重量份的草酸二甲酯。
实施例15按与实施例14相同的方式制备锂电池，只是在有机电解液中使用草酸二乙酯代替草酸二甲酯。
实施例16按与实施例14相同的方式制备锂电池，只是在有机电解液中使用草酸二丁酯代替草酸二甲酯。
实施例17按与实施例14相同的方式制备锂电池，只是在有机电解液中使用草酸二(4-甲基苄基)酯代替草酸二甲酯。
实施例18按与实施例14相同的方式制备锂电池，只是草酸二甲酯的量变为0.25重量份。
实施例19按与实施例14相同的方式制备锂电池，只是草酸二甲酯的量变为1重量份。
对比例1按与实施例1相同的方式制备锂电池，只是使用体积比为50∶20∶20∶10的DOX，DGM，DME，及SUL的混合物作为有机溶剂，而不添加草酸二甲酯。
对比例2
按与对比例1相同的方式制备锂电池，只是使用体积比为40∶40∶20的DGM，DME，及DOX的混合物作为有机溶剂。
对比例3按与实施例14相同的方式制备锂电池，只是使用体积比为50∶20∶20∶10的DOX，DGM，DME，及SUL的混合物作为有机溶剂，而不添加草酸二甲酯。
对比例4按与对比例3相同的方式制备锂电池，只是使用体积比为40∶40∶20的DGM，DME，及DOX的混合物作为有机溶剂。
利用实施例1～4和对比例1的锂电池，测量充放电效率相对于草酸二甲酯含量的变化。结果示于图2中。从图2可以看出，与对比例1的锂电池相比，实施例1～4的锂电池的充放电效率得到提高。充放电效率在大约0.25重量份的草酸二甲酯(实施例3)时最大。
利用实施例5～7的锂电池，测量充放电效率相对于草酸二乙酯含量的变化，并与对比例1的锂电池相比较。结果示于图3中。从图3可以看出，与对比例1的锂电池相比，实施例5～7的锂电池的充放电效率得到提高。充放电效率在大约0.25重量份的草酸二乙酯(实施例6)时最大。
利用实施例8～10的锂电池，测量充放电效率相对于草酸二丁酯含量的变化，并与对比例1的锂电池相比较。结果示于图4中。从图4可以看出，与对比例1的锂电池相比，实施例8～10的锂电池的充放电效率得到提高。充放电效率在大约0.1重量份的草酸二丁酯(实施例8)时最大。
利用实施例11～13的锂电池，测量充放电效率相对于草酸二(4-甲基苄基)酯含量的变化，并与对比例1的锂电池相比较。结果示于图5中。从图5可以看出，与对比例1的锂电池相比，实施例5～7的锂电池的充放电效率得到提高。充放电效率在大约0.25重量份(实施例12)和大约0.5重量份(实施例13)的草酸二(4-甲基苄基)酯时较大。
利用草酸二甲酯的量不同的实施例14，18和19的锂硫电池，测量放电容量相对于充放电循环数的变化。结果示于图6中。从图6可以看出，实施例14，18和19的锂硫电池在相同水平上的放电容量均是优良的。
利用实施例14～17以及对比例1和2的锂硫电池测量充放电效率。结果示于图7中。在图7中，“A”代表所使用的电解液为1M的LiCF3SO3于体积比为5∶2∶2∶1的DOX，DGM，DME和SUL的混合物中的情况(对比例1)，“B”代表所使用的电解液为1M的LiCF3SO3于体积比为4∶4∶2的DGM，DME和DOX的混合物中的情况(对比例2)，“C”代表所使用的电解液为1M的LiCF3SO3与草酸二甲酯的混合物于体积比为5∶2∶2∶1的DOX，DGM，DME和SUL的混合物中的情况(实施例14)，“D”代表所使用的电解液为1M的LiCF3SO3与草酸二乙酯的混合物于体积比为5∶2∶2∶1的DOX，DGM，DME和SUL的混合物中的情况(实施例15)，“E”代表所使用的电解液为1M的LiCF3SO3与草酸二丁酯的混合物于体积比为5∶2∶2∶1的DOX，DGM，DME和SUL的混合物中的情况(实施例16)，“F”代表所使用的电解液为1M的LiCF3SO3与草酸二(4-甲基苄基)酯的混合物于体积比为5∶2∶2∶1的DOX，DGM，DME和SUL的混合物中的情况(实施例17)。
从图7可以看出，与对比例1和2相比，实施例14～17的锂硫电池的充放电特性得到提高。
利用实施例14和对比例3的锂硫电池，测量放电容量相对于充放电循环数的变化。结果示于图8中。从图8可以看出，与对比例3相比，实施例14的锂硫电池的放电容量得到提高。
本发明的有机电解液包含上述式(1)的草酸酯化合物，因而使锂金属稳定并提高锂离子的导电性。当将本发明的有机电解液用于具有锂金属电极的锂电池时，充放电效率可以得到提高。
特别是当将本发明的有机电解液用于锂硫电池时，草酸酯化合物与锂离子形成螯合物，从而提高离子导电性和电池的充放电效率。另外，由于与锂离子的螯合作用，负的硫离子保持游离状态而不与锂离子相互作用，并且极可能溶解在电解液中。因此，硫的可逆容量也得到提高。
尽管已经参照其示例性实施方案展示并说明了本发明，但是，本领域的技术人员应当理解，其中可以作出多种形式或内容的改变，而不脱离如下述权利要求书中所定义的本发明的构思和范围。
权利要求
1.一种有机电解液，包含锂盐；有机溶剂；及下面式(1)的草酸酯化合物 式中，R1和R2独立地选自氢原子，卤原子，羟基，取代或未取代的C1～C20烷基，取代或未取代的C1～C20烷氧基，取代或未取代的C1～C20链烯基，取代或未取代的C6～C30芳基，取代或未取代的C6～C30芳基烷基，取代或未取代的C6～C30芳氧基，取代或未取代的C2～C30杂芳基，取代或未取代的C2～C30杂芳基烷基，取代或未取代的C2～C30杂芳氧基，取代或未取代的C5～C20环烷基，及取代或未取代的C2～C20杂环烷基。
2.根据权利要求1的有机电解液，其中所述式(1)的草酸酯化合物的量相对于100重量份的有机溶剂为0.001～10重量份。
3.根据权利要求1的有机电解液，其中所述式(1)的草酸酯化合物选自草酸二乙酯，草酸二甲酯，草酸二丙酯，草酸二丁酯，及草酸二(4-甲基苄基)酯。
4.根据权利要求1的有机电解液，其中所述有机溶剂为选自聚甘醇二醚，二氧戊环，碳酸酯，2-氟苯，3-氟苯，4-氟苯，二甲氧基乙烷，二乙氧基乙烷，及环丁砜中的至少一种。
5.根据权利要求4的有机电解液，其中所述用作有机溶剂的聚甘醇二醚选自二甘醇二甲醚(CH3(OCH2CH2)2OCH3)，二甘醇二乙醚(C2H5(OCH2CH2)2OC2H5)，三甘醇二甲醚(CH3(OCH2CH2)3OCH3)，及三甘醇二乙醚(C2H5(OCH2CH2)3OC2H5)。
6.根据权利要求4的有机电解液，其中所述用作有机溶剂的二氧戊环为选自1，3-二氧戊环，4，5-二乙基二氧戊环，4，5-二甲基二氧戊环，4-甲基-1，3-二氧戊环，及4-乙基-1，3-二氧戊环中的至少一种。
7.根据权利要求4的有机电解液，其中所述有机溶剂是体积比为1∶9～9∶1的聚甘醇二醚与二氧戊环的混合物。
8.根据权利要求4的有机电解液，其中所述用作有机溶剂的碳酸酯为选自碳酸亚乙酯，碳酸亚甲酯，碳酸二乙酯，碳酸二甲酯，γ-丁内酯，碳酸异丙烯酯，碳酸甲乙酯，及碳酸亚乙烯酯中的至少两种。
9.根据权利要求1的有机电解液，其中所述有机溶剂为聚甘醇二醚和二氧戊环中的至少一种。
10.根据权利要求9的有机电解液，其中所述用作有机溶剂的聚甘醇二醚选自二甘醇二甲醚(CH3(OCH2CH2)2OCH3)，二甘醇二乙醚(C2H5(OCH2CH2)2OC2H5)，三甘醇二甲醚(CH3(OCH2CH2)3OCH3)，及三甘醇二乙醚(C2H5(OCH2CH2)3OC2H5)。
11.根据权利要求9的有机电解液，其中所述用作有机溶剂的二氧戊环为选自1，3-二氧戊环，4，5-二乙基二氧戊环，4，5-二甲基二氧戊环，4-甲基-1，3-二氧戊环，及4-乙基-1，3-二氧戊环中的至少两种。
12.根据权利要求9的有机电解液，其中所述有机溶剂还包括选自环丁砜，二甲氧基乙烷和二乙氧基乙烷中的至少一种。
13.根据权利要求1的有机电解液，其中所述有机溶剂为选自碳酸酯，2-氟苯，3-氟苯，4-氟苯，二甲氧基乙烷，二乙氧基乙烷和环丁砜中的至少一种。
14.根据权利要求13的有机电解液，其中所述用作有机溶剂的碳酸酯为选自碳酸亚乙酯，碳酸亚甲酯，碳酸二乙酯，碳酸二甲酯，γ-丁内酯，碳酸异丙烯酯，碳酸甲乙酯，及碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
15.根据权利要求1的有机电解液，其中所述锂盐的浓度为0.5～2.0M。
16.一种锂电池，包括阴极；阳极；插在阴极与阳极之间的隔板；及权利要求1的有机电解液。
17.根据权利要求16的锂电池，其中所述阴极由至少一种选自锂复合氧化物，单质硫，含其中n≥1的Li2Sn的硅铅铀矿，有机硫，及式中x为2.5～20，y≥2的(C2Sx)y物质构成。
18.根据权利要求16的锂电池，其中所述阳极形成锂金属电极，锂-金属合金电极，锂-惰性硫复合电极，碳质电极，或者石墨电极。
全文摘要
本发明提供一种有机电解液及使用该电解液的锂电池，所述有机电解液包含锂盐，有机溶剂及草酸酯化合物。由于草酸酯化合物，该有机电解液是锂金属稳定并提高锂离子的导电性。此外，本发明的有机电解液用于具有锂金属阳极的锂电池时提高充/放电效率。特别是当该有机电解液用于锂硫电池时，草酸酯化合物与锂离子形成螯合物并提高离子导电性和电池的充/放电效率。另外，由于锂离子的螯合作用，所以负的硫离子保持游离状态而不与锂离子相互作用，并且极其可能溶解于电解液中。结果，硫的可逆容量得到提高。
文档编号H01M4/40GK1501540SQ0314846
公开日2004年6月2日 申请日期2003年6月30日 优先权日2002年11月15日
发明者金株烨, 赵命东, 柳永均 申请人:三星Sdi株式会社