[发明专利]一种锂硫电池电解液添加剂、电解液及锂硫电池

说明书

本发明公开了一种锂硫电池电解液添加剂、电解液及锂硫电池。锂硫电池电解液添加剂由添加剂a和添加剂b组成，所述添加剂a为LiPO₂F₂、LiBOB和LiPF₆中的一种或多种；所述添加剂b为硝酸锂、硝酸钾和硝酸铯中的一种或多种。本发明通过在电解液中添加电解液添加剂，锂硫电池在化成和循环过程能有效抑制多硫离子溶出，减弱自放电现象。因此本发明通过高效，低成本，操作方便的方式提升了锂硫电池的性能。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体地说，涉及一种锂硫电池电解液添加剂、电解液及锂硫电池。

背景技术

目前占据主导地位的锂离子电池存在着低能量密度，高生产成本等劣势。为应对电动汽车和能量储能系统日益增长的需求，必须发展高能量密度，低生产成本电池。其中锂硫电池是一种最有希望的替代者，拥有着超高的理论比容量和比能量密度。

然而实际的锂硫全电池仍存在很大的技术壁垒阻碍其商业化进程，能量密度与循环稳定性和理论值相差甚远。其中多硫离子在液态电解液的溶出对电池性能具有深远的意义。一方面，多硫离子的溶解能加快电极动力学，提高反应活性。另一方面，多硫离子通过电解液中穿梭至负极，造成快速的容量衰减和循环稳定性下降。特别是软包全电池化成过程的静置程序，大量的多硫离子溶出会造成活性物质在抽气封口过程被抽出，从而导致容量下降；且该过程多硫离子溶出对锂负极的腐蚀影响电池后续循环性能。因此，抑制化成过程和后续循环过程中的多硫离子溶出对电池的性能影响重大。

目前有很多研究通过正极添加催化剂如氧化物，硫化物或氮化物等在一定程度上可以抑制多硫离子的穿梭效应，提高活性物质的利用率。针对锂硫软包全电池的商业化生产，必须开发新的方法既能高效抑制多硫离子溶出，提高电池容量和循环稳定性，又能增加硫载量，同时降低生产成本。

有鉴于此，需优化一种电解液添加剂作为抑制多硫离子溶出的方法，通过少量的添加使电池获得高能量密度和高循环稳定性。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种锂硫电池电解液添加剂、电解液及锂硫电池，以满足对电池性能的要求，抑制多硫离子溶出，提高活性物质利用率，提高电池循环稳定性，节约成本，提高生产效率。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂硫电池电解液添加剂，由添加剂a和添加剂b组成，其质量比例范围a/b=0.01～20：1，所述添加剂a为LiPO₂F₂、LiBOB和LiPF₆中的一种或多种；所述添加剂b为硝酸锂、硝酸钾和硝酸铯中的一种或多种。

一种电解液，由锂盐、有机溶剂以及上述电解液添加剂三者组成，所述电解液添加剂的重量百分数为0.01-5%，所述锂盐在电解液中的浓度为0.5M-1.5M。

作为优选的，在上述的电解液中，所述电解液添加剂的重量百分数为0.1-3%。电解液添加剂的最佳重量百分数为0.2-1%。

作为优选的，在上述的电解液中，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酰锂、高氯酸锂中的一种或多种组成。

作为优选的，在上述的电解液中，所述有机溶剂为乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环，1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的一种或多种。