一種用于鋰硫電池的電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰硫電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于鋰硫電池的電解液。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋰硫電池體系中，以金屬鋰為負(fù)極，單質(zhì)硫?yàn)檎龢O，理論比能量可達(dá)到2600Wh/kg，遠(yuǎn)大于現(xiàn)代商業(yè)化的鋰離子電池。此外單質(zhì)硫也具有價(jià)格低廉，環(huán)境友好的特性。因此，鋰硫電池具有極高的商業(yè)應(yīng)用潛力。但是鋰硫電池也存在著諸多的問題。其中最主要的是在充放電的過程當(dāng)中，硫的利用率低，循環(huán)過程中容量衰減快。
[0003]目前，認(rèn)為導(dǎo)致這一問題的原因包括多個(gè)方面，其中之一是單質(zhì)硫?yàn)榻^緣體，硫電極中活性物質(zhì)活化難度大。而且，單質(zhì)硫在放電過程中，產(chǎn)生大量的中間產(chǎn)物，即多硫化物。多硫化物會溶解于電解液當(dāng)中，并離開原來的位置，隨著單質(zhì)硫的最終還原產(chǎn)物的析出，形成大量的大顆粒，降低了還原產(chǎn)物氧化的可逆性。此外，多硫化物會擴(kuò)散到負(fù)極金屬鋰的表面，與金屬鋰發(fā)生還原反應(yīng)，并返回正極，再發(fā)生氧化反應(yīng)，即“穿梭效應(yīng)”。該效應(yīng)不但降低鋰硫電池的庫倫效率，腐蝕金屬鋰負(fù)極，而且會在金屬鋰表面生成大量的還原產(chǎn)物，該產(chǎn)物是絕緣的，會導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增加。
[0004]針對以上問題，研究人員提出了較多的鋰硫電池改進(jìn)技術(shù)。其中包括正極采用碳硫復(fù)合材料；對正極的硫顆粒或碳硫復(fù)合材料顆粒進(jìn)行聚合物包覆；使用單離子透過膜代替現(xiàn)有的隔膜；開發(fā)不同類型的電解液和電解液添加劑；使用聚合物電解質(zhì)；制備獨(dú)立的自支撐碳膜。
[0005]在這些改進(jìn)方案中，往往都會帶來復(fù)雜的制備工藝，并提高電池的成本。而開發(fā)新型組分的電解液更方便可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于鋰硫電池的電解液。該用于鋰硫電池的電解液能夠解決鋰硫電池正極硫利用率低，循環(huán)壽命短的問題，同時(shí)制備簡單、性能優(yōu)異、原材料易于獲得，可有效的提高鋰硫電池的硫利用率，并降低穿梭效應(yīng)。
[0007]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0008]一種用于鋰硫電池的電解液，所述電解液由甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑混合組成；其中:所述甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑的體積比為1:1:1。
[0009]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0010](1)本發(fā)明專利的主要特點(diǎn)是采用一種由甲基乙基砜(EMS)、四氫呋喃(THF)和甲苯(T0L)三種有機(jī)溶劑混合制成的電解液溶劑。
[0011](2)相對于現(xiàn)有的電極技術(shù)，本發(fā)明所采用的電解液溶劑中所含的甲基乙基砜(EMS)，可以有效的吸附洛解的硫和多硫化物，抑制裡硫電池中的“穿梭效應(yīng)”，從而提尚電池的循環(huán)壽命，并提高庫倫效率。
[0012](3)相對于現(xiàn)有的電極技術(shù)，本發(fā)明所加入的四氫呋喃和甲苯溶劑，有利于硫和多硫化物的溶解，從而保證了正極電極反應(yīng)的發(fā)生，提高電池的放電容量。該技術(shù)還有效緩解了由于硫和多硫化物的溶解導(dǎo)致的電解液粘度升高。
[0013](4)現(xiàn)有的在鋰硫電池中使用1，3 二氧戊環(huán)和乙二醇二甲醚組成的溶劑不能充分的利用硫，從而抑制了硫的放電比容量，同時(shí)也不能抑制穿梭效應(yīng)。
【附圖說明】
:
[0014]圖1是采用該專利中的電解液與采用傳統(tǒng)電解液的鋰硫電池的放電性能對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0016]一種用于鋰硫電池的電解液，所述電解液由甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑混合組成；其中:所述甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑的體積比為1:1:1。
[0017]基于上述電解液制備電池的方法，包括如下步驟:
[0018]步驟101、將硫、科琴黑、氣相生長碳纖維、LA132膠按質(zhì)量比6:2:1:1混合，使用水作為分散介質(zhì)；將混合好的漿料涂覆在鋁箔上并烘干，得到鋰硫電池的正極；
[0019]步驟102、使用lmol/L的上述電解液外加0.4mol/L 1^勵3作為添加劑將正極片、隔膜、金屬鋰負(fù)極裝配成CR2430型扣式電池。
[0020]請參閱圖1，為了提供對比效果，配制常規(guī)電解液lmol/L LiTFSI的D0L-DME溶液，D0L和DME的體積比為1: 1，并加入0.4mol/L LiN03。并采用上述優(yōu)選實(shí)施例中電解液裝配扣式電池。
[0021]對實(shí)例1所得到的電池進(jìn)行了充放電測試，測試結(jié)果見圖1。
[0022]綜上所述，本發(fā)明中用于鋰硫電池的電解液技術(shù)可以顯著地提高鋰硫電池的放電比容量和循環(huán)性能。而且制備簡單易操作，在電池裝配過程中也容易應(yīng)用。
[0023]以上對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于鋰硫電池的電解液，其特征在于:所述電解液由甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑混合組成；其中:所述甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑的體積比為1:1:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于鋰硫電池的電解液，屬于鋰硫電池技術(shù)領(lǐng)域，所述電解液由甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑混合組成；其中：所述甲基乙基砜、四氫呋喃和甲苯三種有機(jī)溶劑的體積比為1:1:1。通過采用上述技術(shù)方案，該用于鋰硫電池的電解液能夠解決鋰硫電池正極硫利用率低，循環(huán)壽命短的問題，同時(shí)制備簡單、性能優(yōu)異、原材料易于獲得，可有效的提高鋰硫電池的硫利用率，并降低穿梭效應(yīng)。
【IPC分類】H01M10/0569, H01M10/052
【公開號】CN105406127
【申請?zhí)枴緾N201510930864
【發(fā)明人】陳振宇, 丁飛, 龐輝, 付亞娟, 張晶, 韓宇, 張麗艷
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月11日