[发明专利]锂硫电池电解液及其制备方法以及使用所述电解液的电池

说明书

本发明公开了一种锂硫电池电解液及其制备方法，锂硫电池电解液包含有硒醚添加剂；所述硒醚添加剂为二甲基硒醚、二甲基二硒醚、二甲基三硒醚、二苯甲基硒醚、二苯基二硒醚、乙酸硒醚、丙酸硒醚或丙酸二硒醚，或其中的至少两种及以上；所述硒醚添加剂在电解液中的质量百分含量为0.1％～10％。采用本发明的制备方法制备出的电解液，以及使用了该电解液的电池，可以有效地降低电池内阻，并在电池电极表面形成钝化层，提高电池的放电比容量、循环性能和库伦效率。

技术领域

本发明涉及一种含有硒醚添加剂的锂硫电池电解液。本发明还涉及所述电解液的制备方法。本发明还涉及了一种使用了所述电解液的电池。

背景技术

随着移动通讯、便携式电子设备、电动汽车和储能设备等相关技术的迅速发展，对电池的性能，特别是比容量、能量密度、循环寿命和倍率性能等，提出了越来越高的要求。因此，开发具有高性能、低成本和环境友好的新型锂离子二次电池具有非常重要的战略意义。正极材料的性能和价格等是制约锂离子电池进一步向高能量密度、长寿命和低成本发展的瓶颈。例如现有的LiFePO₄，LiMn₂O₄及三元材料等正极材料，由于受其较低理论容量的限制，其比容量、能量密度的提升空间非常有限。因此，高能量密度、长循环寿命和低成本的新型锂离子电池正极材料的研究与开发是锂离子电池技术发展的必然趋势。单质硫具有较高的理论比容量(1675mAh/g)和较高的理论比能量(2600Wh/kg)、储量丰富、价格低廉、环境友好等优点，有望成为高比能量锂离子电池优良的正极材料。然而，单质硫本身的导电性差(在常温25摄氏度下，导电率仅为5×10^-30S/cm)，且在充放电过程中与锂离子形成的多硫化物易溶于有机电解液中，导致了以单质硫为正极构筑的锂硫电池循环性能差、比容量低、倍率性能差等缺点，从而制约了锂硫电池的进一步市场化。目前，已有许多国内外的科研工作者利用各种方法改善硫电极的电化学性能，例如采用碳材料和氧化物材料以提高硫正极复合材料的导电性能和循环性能。其中，碳材料包括各种孔结构的活性炭，碳管，碳纤维，石墨烯，氧化石墨烯等；氧化物材料包括氧化钴，氧化钛，氧化硅，氧化锰等。这些碳材料和氧化物材料的应用，使得硫正极复合材料的某些方面性能得到了改善，例如比容量、倍率性能、循环性能等。但是材料的制备工艺相对复杂，成本较高，很难实现工业化生产及应用。

在电解液方面的研究也取得了不错的效果，通过加入各种添加剂来提高电池的库伦效率和循环性能。但很多添加剂在提升库伦效率的同时不能兼顾循环性能和比容量的改善。目前锂硫电池的添加剂主要还是LiNO₃和P₂S₅，其对电池的库伦效率的改善具有明显效果，但是对于循环性能和电池比容量的提高效果不明显，因为其只是在锂负极表面形成SEI膜，起到保护锂负极的作用，并不能阻止多硫化物的溶解。因此，如何在锂硫电池材料及电极制备工艺过程中，只通过电解液的改善来制备出成本低廉、工艺简单、性能优异且安全的锂硫电池，对工业化应用发展具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种锂硫电池电解液，其可在兼顾提升库伦效率的同时改善循环性能和比容量。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种上述电解液的制备方法。

本发明所要解决的第三个技术问题，就是提供一种使用上述电解液的电池。

采用本发明的制备方法制备出的上述电解液，以及使用了该电解液的电池，可以有效地降低电池内阻，并在电池电极表面形成钝化层，提高电池的放电比容量、循环性能和库伦效率。

解决上述第一个技术问题，本发明采用以下的技术方案。

一种锂硫电池电解液，其特征是包含有硒醚添加剂。

优选地，所述硒醚添加剂为二甲基硒醚、二甲基二硒醚、二甲基三硒醚、二苯甲基硒醚、二苯基二硒醚、乙酸硒醚、丙酸硒醚或丙酸二硒醚，或其中的至少两种及以上。