[发明专利]一种电解液、含电解液的锂硒电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电解液、含电解液的锂硒电池及其制备方法，电解液包括电解液溶剂以及溶于电解液溶剂中的锂盐和稀释剂，所述锂盐的浓度为2‑6mol/L。锂硒电池的制备方法具体为：(a)取硒单质和介孔碳均匀混合，后在氮气气氛中加热，并保温，得到硒@介孔碳复合材料；(b)混合步骤(a)得到的硒@介孔碳复合材料、粘结剂与分散剂，形成浆料，再将浆料涂覆在集流体上，后通过干燥去除分散剂，得到硒正极；(c)组装步骤(b)得到的硒正极、电解液和锂负极，即得所述的锂硒电池。与现有技术相比，本发明可同时提升锂硒电池的多项电化学性能(包括活性物质利用率，循环性能)，并可通过压实处理获得密实的正极，从而提高体积能量密度。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种电解液、含电解液的锂硒电池及其制备方法。

背景技术

进入21世纪后，锂离子电池得到快速发展的同时，也推动了电子产品和电动汽车的发展。随着锂离子电池能量密度要求的不断提高，以及传统的锂离子正极材料面临着接近其理论容量的瓶颈，因此开发新型的二次锂离子电池体系十分必要。硒作为正极材料与金属锂匹配，具有较高的理论比容量(675mAh/g)、体积比容量(3265mAh/cm³)和高的电导率(10^-5S/cm)等优点，成为最有希望的下一代二次电池正极材料之一。

当前，锂硒电池的性能远远低于预期主要受限于电解液。目前，醚类和碳酸酯类电解液被广泛使用，其中醚类电解液存在的穿梭效应极易造成电池容量快速衰减，同时疏松多孔的结构要求又大大降低了硒正极的体积能量密度；对于碳酸酯类的电池液而言，锂硒电池表现出低的活性物质利用率和差的动力学性能的特性。以上两类电解液中，锂硒电池的电化学性能均对正极的硒含量十分敏感，当正极中硒含量高于60wt％时，锂硒电池的循环容量快速衰减，从而大大降低了锂硒电池的应用价值。对于传统电解液，锂盐浓度为1mol/L时处于最优的浓度区间，电解液具有最高的离子电导率，随着锂盐浓度继续提高，电解液粘度的增大导致离子电导率随之下降。

另外，当前硒正极的制备过程中无法对硒正极进行压实，原因在于：(1)醚类电池液中的溶解-转化机理，要求正极疏松多孔，降低转化过程中正极表面多硒化物的局部浓度，并起到吸附多硒化物的作用，来降低穿梭效应的影响；(2)碳酸酯类电解液中的一步转化机理，转化动力学差，对正极进行压实处理后，电池的循环性能变差。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种电解液、含电解液的锂硒电池及其制备方法，可得到密实的硒正极，从而显著提升体积能量密度，硒正极和含高浓度锂盐的电解液相互配合，提高了锂硒电池的电池性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种电解液，所述电解液包括电解液溶剂以及溶于电解液溶剂中的锂盐和稀释剂，所述锂盐的浓度为2-6mol/L。

优选地，所述电解液溶剂选自1,3-二氧戊环(DOL)、1,2-乙二醇二甲醚(DME)、乙腈(AN)、环丁砜(TMS)中的一种或多种，

所述锂盐选自二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)或双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的一种或多种，

所述稀释剂选自1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(HFE-458)、1,1,2,2-四氟乙基乙基醚(HFE-374)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(HFE-347)、三氟乙基六氟丙基醚(HFE-449mec-f)、六氟丙基甲醚(HFE-356mec)或甲基九氟丁醚(HFE-7100)中的一种或多种。

优选地，所述稀释剂的体积占电解液总体积的30-60％。

一种包含如所述的电解液的锂硒电池，所述锂硒电池包括正极、负极和电解液，所述正极为硒正极，所述硒正极包括集流体和涂覆在集流体上的正极材料，所述正极材料包括硒@介孔碳复合材料和粘结剂，所述负极为锂负极。