一种用于锂硫电池的电解质溶液的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂硫电池领域，具体地说，涉及的锂硫电池包括负极金属锂、含硫元素 正极、隔膜以及电解质溶液。
【背景技术】
[0002] 近几十年来，锂离子电池的商业化，极大地促进了电子设备如手机、笔记本等的在 生活中的广泛应用。但是锂离子电池的能量密度的普遍不高，这也限制了其在电动车、大规 模储能等方面的应用。因此，人们正着手开发更高比容量的电池，如锂空、锂硫电池。其中 锂硫电池更接近商业化。
[0003] 硫的理论比能量密度为2500Whkg ^280(^1 \而且硫价格便宜、资源丰富、环境 友好，因为锂硫电池有希望成为下一代商业化电池。
[0004] 研究发现，目前锂硫电池的主要问题是容量衰减。电池容量衰减的原因有：（1)穿 梭效应。电池在充电时，溶解在电解液里的长链多硫根离子能逐渐扩散到负极，并被还原成 短链多硫根离子，接着一部分短链多硫根离子重新迁移扩散到正极，再被还原成长链多硫 根离子。这样反复的过程即为"穿梭效应"；（2)扩散到负极的多硫根离子可能会被进一步 还原成不易溶解的硫化锂或硫化二锂。这样不但造成活性物质的损失，而且会阻止锂离子 的传导，电池极化严重；（3)电池的活性物质硫或者硫化锂在正极的不可逆沉积也是电池 容量衰减的原因之一。
[0005] 综上所述，多硫化物的无序扩散是电池容量衰减的根本原因。为了解决上述问题， 人们主要从三个方面对电池进行研究。1)、正极材料方面，将炭与硫通过物理方法或者化学 方法进行包覆混合而阻止多硫化物向负极扩散。2)、电解质方面，通过减少多硫化物在电解 液中的溶解扩散。3)、负极方面，通过在电解液中添加物质，使其在负极表面形成保护膜的 方法抑制多硫化物的穿梭效应。Yuriy V.Mikhaylik等（Pub.No. :US 2011/0059350A1)提 出了硝酸盐能够抑制多硫化物的穿梭。其作用机理是在锂片负极表面形成保护膜，有效提 高了电池的库仑效率。进而提高电池的容量稳定性。Zhan Lin等（4(^.?1111〇1:.]\&1丨61\2012· D01:10. 1002/adfm. 201200696)提出了在电解液中添加五硫化磷，不但能在锂片负极表面 形成保护膜，而且能溶解不可逆沉积的硫化锂，电池稳定性有一定提高，但是五硫化磷对多 硫化物的溶解也可能增加电池的"飞梭"效应。最近L.F. Nazar等[Energy Environ. Sci. D0I:10. 1039/C4ee00372a]发现了一类对多硫化物完全不溶解液的电解液。尽管电池的 放电平台比常用的DME/D0L类型的电解液，但是电池的容量稳定性却要好于后者。但是文 章在电解液中添加了大量的LiTFSI锂盐，这样将大幅增加电池的价格，对电池的商业化不 利。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供了一种用于锂硫电池的电解质溶液。这种电解质溶液具有阻 硫迁移性，循环稳定性好、价格低等优点，具体采用的实施方案如下：
[0007] 电解质溶液组成包括：
[0008] (1)作为电解质溶液的溶质1 :一种或者二种以上的表面活性剂；所述的表面活性 剂浓度为〇. 01-10摩尔/升；
[0009] (2)、作为电解质溶液的溶质2 :-种或者二种以上的锂盐；所述的锂盐浓度为 0. 1-10摩尔/升；
[0010] (3)、作为电解质溶液的溶剂：直链醚类化合物中的一种或者二种以上。
[0011] 所述的表面活性剂浓度优选的是〇. 1-3摩尔/升；
[0012] 所述的锂盐浓度优选的是0. 2-3摩尔/升。
[0013] 所述溶剂中还添加有环状醚类化合物中的二氧六环、二氧戊环、四氢呋喃中的一 种或者二种以上，其与直链醚类化合物共同作为电解质溶液的溶剂，环状醚类化合物与直 链醚类化合物的体积比1 :20-20 :1。
[0014] 所述的表面活性剂可为以下结构的一种或者二种以上：
[0015]
[0016] 其中Μ可为Η或F中的一种或二种，m = 2-20正整数，其中优选的是m = 6-14正 整数。
[0017] 或
[0018]
[0019] 其中η = 3-20正整数，共1Τ?ΛΚΕΗ、」定η = 止楚破。
[0020] 或
[0021]
[0022] 其中Ν可为Η或F中的一种或二种，ρ = 2-20正整数，其中优选的是ρ = 6-14正 整数。
[0023] 或
[0024]
[0025] 其中q = 3-20正整数，其中优选的是q = 6-14正整数。
[0026] 所述的锂盐包括以下中的一种或者二种以上：LiN(S03CF3) 2、LiN(S03CF2CF3)2、 LiS03CF3、LiBr、LiI、LiPF6、LiB0B ;其中优选的是 LiN(S03CF3)2、LiS03CF 3、LiB0B 中的一种或 者二种以上。
[0027] 所述的直链醚类化合物的结构式为：
[0028]
t = 1-20正整数，其中优选的是t = 1-4正整数。
[0029] 本发明的设计的电解液含有的表面活性剂可在电解液中形成"胶束"，这种"胶束" 能够有效控制多硫化锂的扩散，继而提高电池的循环稳定性。
【具体实施方式】
[0030] 下面通过实施例来进一步阐述本发明，而不是限制本发明。
[0031] 所用的表面活性剂例如下所示。这是所用的表面活性剂的举例，但不限于此。
[0032]
[0036]
[0037] 实施例1
[0038] 电解质溶液组成：表面活性剂为表面活性剂（1)(如式1所示），其中m = 8,浓度 为lmol/L ;锂盐为LiN(S03CF2CF3)2，浓度为lmol/L ;溶剂为溶剂（5)(如式1所示），其中t =4〇
[0039] 锂硫电池的负极是厚度为50微米的锂箔，正极采用以下方法制备：30质量份数的 Super P炭、60质量份数的单质硫、10质量份数（固含量）的丁腈橡胶乳液共混，涂覆到铝 箔上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.5毫克/平方厘米。将上述的组件以正极/隔膜 /负极的层状结构组装在一起，并按照30微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。 静止5小时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别以0. 1C、1C进行电池充放电。充电的截 止电压为2. 8V，放电的截止电压为1. 5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循 环后比容量以及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[0040] 对比例
[0041] 电解质溶液组成：锂盐为LiN(S03CF3)2，浓度为lmol/L ;溶剂为溶剂（5)(如式1所 示），其中t = 4。
[0042] 锂硫电池的负极是厚度为50微米的锂箔，正极采用以下方法制备：30质量份数的 Super P炭、60质量份数的单质硫、10质量份数（固含量）的丁腈橡胶乳液共混，涂覆到铝 箔上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.5毫克/平方厘米。将上述的组件以正极/隔膜 /负极的层状结构组装在一起，并按照30微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。 静止5小时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别以0. 1C、1C进行电池充放电。充电的截 止电压为2. 8V，放电的截止电压为1. 5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循 环后比容量以及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[0043] 实施例2
[0044] 电解质溶液组成：表面活性剂为表面活性剂（2)(如式1所示，其中η = 8)，浓度 为0· 5mol/L ;锂盐为LiS03CF3,浓度为lmol/L ;溶剂为溶剂（5)(如式1所示，其中t = 2) 和二氧戊环，体积比为1:1。
[0045] 锂硫电池的负极是厚度为50微米的锂箔，正极采用以下方法制备：30质量份数的 Super P炭、60质量份数的单质硫、10质量份数（固含量）的丁腈橡胶乳液共混，涂覆到铝 箔上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.5毫克/平方厘米。将上述的组件以正极/隔膜 /负极的层状结构组装在一起，并按照30微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。 静止5小时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别以0. 1C、1C进行电池充放电。充电的截 止电压为2. 8V，放电的截止电压为1. 5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循 环后比容量以及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[0046] 实施例3
[0047] 电解质溶液组成：表面活性剂为表面活性剂（3)(如式1所示，其中p = 6)，浓度 为0· 5mol/L ;锂盐为LiS03CF3,浓度为lmol/L ;溶剂为溶剂（5)(如式1所示，其中t = 4)。
[0048] 锂硫电池的负极是厚度为50微米的锂箔，正极采用以下方法制备：30质量份数的 Super P炭、60质量份数的单质硫、10质量份数（固含量）的丁腈橡胶乳液共混，涂覆到铝 箔上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.5毫克/平方厘米。将上述的组件以正极/隔膜 /负极的层状结构组装在一起，并按照30微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。 静止5小时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别以0. 1C、1C进行电池充放电。充电的截 止电压为2. 8V，放电的截止电压为1. 5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循 环后比容量以及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[0049] 实施例4
[0050] 电解质溶液组成：表面活性剂为表面活性剂（4)(如式1所示，其中q = 10)，浓度 为0