[发明专利]锂空气电池用砜类电解液

说明书

技术领域

本发明属于电化学能源材料技术领域，具体涉及一种锂空气电池用砜类电解液。

背景技术

锂空气电池由于具有高的能量存贮能力及对环境友好等优点而受到广泛关注，但是要想将其实现应用，还需要解决一系列问题，比如电解液稳定性低、倍率性能差、可逆效率低等。理想的锂空气电池电解液应具有低挥发性、高的氧溶解性、对超氧离子稳定等性质，然而目前锂空气电池中大都采用有机碳酸盐类或醚类电解液，这两类电解液均不能得到好的电池性能，如采用有机碳酸盐类电解液，存在着电池容量低、充电电压高、可逆性差等缺点，正极还会发生不可逆分解，产生少量Li₂CO₃等物质(Journal of the American Chemical Society,2011,133,8040,Journal of Physical Chemistry A,2011,115,12399)。当醚类电解液用于锂空气电池时，虽然产物是人们期望的，但是醚类电解液溶液极易挥发，如乙二醇二甲醚DME(Journal of the Electrochemical Society,2011,158,A302,Angewandte Chemie International Edition,2011,50,8609)，不利于电池的循环。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂空气电池用砜类电解液，该砜类电解液具有低挥发性、高的氧气溶解能力和优异的稳定性。

本发明提供一种锂空气电池用砜类电解液，该电解液包括：锂盐和有机溶剂，所述的有机溶剂为二甲基亚砜、二苯基亚砜、氯化亚砜、环丁砜或二丙砜中的一种或多种。

优选的是，所述的锂盐为LiN(SO₂CF₃)₂、LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄或LiNO₃中的一种或多种。

优选的是，所述的电解液还包括添加剂。

优选的是，所述的添加剂为磷酸三甲酯、丙烷磺酸内酯或环己基苯中的一种或多种。

优选的是，所述的电解液中各组分的质量百分比浓度为：锂盐5-10%，有机溶剂85-90%，添加剂0-5%。

本发明的有益效果

本发明提供一种锂空气电池用砜类电解液，该电解液包括：锂盐和有机溶剂，所述的有机溶剂为二甲基亚砜、二苯基亚砜、氯化亚砜、环丁砜或二丙砜中的一种或多种。本发明的砜类电解液具有低挥发性、高的氧气溶解能力、电化学窗口宽等优点，尤其对超氧根具有优异的稳定性，有利于可逆产物的生成和副反应的抑制，用于锂空气电池时，能进一步提高电池的可逆性，对电池容量、倍率性能以及循环稳定性都有显著改善效果。实验结果表明：应用本发明的砜类电解液组装成的扣式电池，在0.05mAcm^-2电流密度下，首次放电比容量可高达9400mAhg^-1。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的锂空气电池首次充放电曲线图；

图2为本发明实施例1得到的锂空气电池倍率性能图；

图3为本发明实施例2得到的锂空气电池循环性能图；

图4为本发明实施例2得到的锂空气电池倍率性能图。

具体实施方式

本发明提供一种锂空气电池用砜类电解液，该电解液包括：锂盐和有机溶剂，所述的有机溶剂为二甲基亚砜、二苯基亚砜、氯化亚砜、环丁砜或二丙砜中的一种或多种，优选为二甲基亚砜或环丁砜。

本发明所述的锂盐优选为LiN(SO₂CF₃)₂、LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄或LiNO₃中的一种或多种，更优选为LiN(SO₂CF₃)₂或LiPF₆。

本发明所述的电解液还包括添加剂，所述的添加剂优选为磷酸三甲酯、丙烷磺酸内酯或环己基苯中的一种或多种，更优选为磷酸三甲酯或丙烷磺酸内酯。

本发明所述的电解液中各组分的质量百分比浓度优选为：锂盐5-10%，有机溶剂85-90%，添加剂0-5%。