[发明专利]一种负极锂保护的锂硫电解液及其制备方法

说明书

本发明属于一种负极锂保护的锂硫电解液及其制备方法；包括醚类溶剂、锂盐以及过渡金属硝酸盐，所述的醚类溶剂为两种溶剂的混合物，第一种溶剂为1,3‑二氧五环或1,4‑二氧六环中的任意一种，第二溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的任意一种；锂盐为LiPF₆、LiBF₄,LiTFSi、LiFSi或LiBOB中的任意一种；过渡金属硝酸盐为La(NO₃)₃·9H₂O、Zr(NO₃)₄·5H₂O或Ce(NO₃)₃·6H₂O中的任意一种；具有配置过程简单、成本低廉、用料省、能够起到保护负极锂的效果、并且使电池的容量保持率和循环稳定性明显提高和电池安全系数大大提高的优点。

技术领域

本发明属于电解液制备技术领域，具体涉及一种负极锂保护的锂硫电解液及其制备方法。

背景技术

近年来，人们对储能设备的要求越来越高，开发高能量密度的二次电池受到了普遍的关注。以六氟磷酸锂为正极，石墨为负极的传统锂离子电池因其较低的能量密度，已不足以满足人们对储能设备的爆炸式需求。锂硫电池的放电理论容量为1675mAh/g，理论能量密度为2567Wh/Kg，与传统的锂离子电池相比，锂硫电池优势明显，有望代替常规锂离子电池成为未来高能量密度、长寿命型二次电池。

锂硫电池中的负极金属锂以其低密度、高理论比容量、最低的还原电势等优势成为高性能二次电池电极材料的首选。然而，金属锂为负极会造成锂枝晶生长，枝晶生长会增大活性锂不可逆损耗，使电池循环效率持续衰减，而且锂枝晶还会刺破电池内部隔膜，造成电池短路而带来安全隐患。因此，开发负极锂保护的课题引起了研究者们的广泛关注。

电解液作为锂硫电池四大主要组成部分之一，是锂硫电池中的重要组成部分，在电池内部起着锂离子传输的作用。但是，锂硫电解液中添加剂种类不如锂离子电池研究广泛，传统锂硫电解液只起到仅仅维持锂离子传输，而对于进一步提高锂硫电池的容量没有起到实质性作用。而且，在传统锂硫电池循环过程中，会产生可溶解的多硫化物，多硫化物在正负极间“穿梭”，造成电池循环性能持续下降。而且锂硫电解液负极成膜添加剂研究较少，添加剂起到的作用有限。所以，研发锂硫电池负极成膜添加剂，使得负极锂表面均匀生长一层致密的SEI膜，保护负极锂，避免多硫化物与锂直接接触，同时抑制锂枝晶的生长，提高电池充放电效率及循环寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种配置过程简单、成本低廉、用料省、能够起到保护负极锂的效果、并且使电池的容量保持率和循环稳定性明显提高和电池安全系数大大提高的负极锂保护的锂硫电解液及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：该电解液包括醚类溶剂、锂盐以及过渡金属硝酸盐，所述的醚类溶剂为两种溶剂的混合物，第一种溶剂为1,3-二氧五环或1,4-二氧六环中的任意一种，第二溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚中的任意一种；所述的锂盐为LiPF₆、LiBF₄,LiTFSi、LiFSi或LiBOB中的任意一种；所述的过渡金属硝酸盐为La(NO₃)₃·9H₂O、Zr(NO₃)₄·5H₂O或Ce(NO₃)₃·6H₂O中的任意一种。

一种负极锂保护的锂硫电解液的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：使手套箱内部处于氩气气氛中，且内部的水氧含量值不超标条件下，取两种溶剂均匀混合，制成醚类溶剂；所述水含量值小于1ppm，氧含量值小于1ppm；