[发明专利]一种电解液及金属-硫电池

说明书

为克服现有锂硫电池存在正极硫溶出和多硫化物“穿梭效应”的问题，本发明提供了一种电解液，包括锂盐和非水溶剂，所述非水溶剂包括如结构式Ⅰ所示的脲类化合物和结构式Ⅱ所示的卤代醚类化合物；其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自H、卤素、碳原子数1～10的烃基或碳原子数1～10的卤代烃基；A选自O或S；R₁’和R₂’各自独立地选自碳原子数1～10的烃基或碳原子数1～10的卤代烃基，且R₁’和R₂’中至少有一个选自碳原子数1～10的卤代烃基。同时，本发明还公开了包括上述电解液的金属‑硫电池。本发明提供的电解液可有效抑制金属‑硫电池正极产生的多硫化物的“穿梭效应”，从而抑制硫溶出；同时，提升了金属‑硫电池的电化学性能和安全性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电解液及金属-硫电池。

背景技术

随着21世纪的到来，能源问题日益严峻，环境污染持续恶化，为了实现可持续发展，新能源和可再生能源的利用和发展成为世界各国研究的热点。水能、风能、氢能、核能、潮汐能、太阳能在世界各国都得到大力的发展和利用。储能器件性能的提高，能有效地促进新能源应用的普及。众多的储能设备中，电化学储能以其能量密度高、能源转换效率好、污染小、组合和移动方便等特点，成为世界各国重要研究方向之一。

锂硫电池作为高理论容量，环境友好，成本低廉的储能设备引起广泛的关注。然而，单质硫或硫的复合物作为锂离子电池正极材料时、产生的中间产物多硫化锂(Li₂S_n，3≤n≤8)在电解液中溶解会导致电池库仑效率和活性物质利用率低下；因而，锂硫电池的循环稳定性能和安全问题是影响其工业化应用的重要因素。

发明内容

针对现有锂硫电池存在正极硫溶出和多硫化物“穿梭效应”的问题，本发明提供了一种电解液及金属-硫电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种电解液，包括锂盐和非水溶剂，所述非水溶剂包括如结构式Ⅰ所示的脲类化合物和结构式Ⅱ所示的卤代醚类化合物；

其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自H、卤素、碳原子数1～10的烃基或碳原子数1～10的卤代烃基；A选自O或S；R₁’和R₂’各自独立地选自碳原子数1～10的烃基或碳原子数1～10的卤代烃基，且R₁’和R₂’中至少有一个选自碳原子数1～10的卤代烃基。

可选的，所述非水溶剂中，结构式Ⅰ所示的脲类化合物的重量比例为1％～99％。

可选的，所述非水溶剂中，结构式Ⅱ所示的卤代醚类化合物的重量比例为1％～99％。

可选的，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自H、卤素、碳原子数1～5的烃基或碳原子数1～5的卤代烃基。

可选的，R₁’和R₂’各自独立地选自碳原子数1～5的烃基或碳原子数1～5的卤代烃基。

可选的，结构式Ⅰ所示的脲类化合物选自以下化合物中的一种或多种：

可选的，结构式Ⅱ所示的卤代醚类化合物选自以下化合物中的一种或多种：