用于锂硫电池的电解液以及包括这种电解液的锂硫电池的制作方法.docx

《用于锂硫电池的电解液以及包括这种电解液的锂硫电池的制作方法.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、用于锂硫电池的电解液以及包括这种电解液的锂硫电池的制作方法专利名称用于锂硫电池的电解液以及包括这种电解液的锂硫电池的制作方法有关申请的对照此申请是依据2000年6月25日和2000年8月17目在韩国工业产权局提交的申请号为2000-42735和2000-47348的申请，这两篇申请的内容引入本文作为参考。发明的背景(A)发明领域本发明涉及用于锂硫电池的电解液，以及含有这种电解液的锂硫电池，更具体地，本发明涉及通过将具有不同的硫溶解度的至少两种溶剂和具有高介质常数与高粘度的溶剂混合所制备的锂硫电池电解液，以及包

2、含这种电解液的锂硫电池。(B)相关技术的描述根据可移动电子设备的迅速发展，增加了对二次电池的需求。近年来，为了顺应小型、薄型、轻型可移动电子设备的趋势，对高能量密度电池的需要增加了。由此，需要开发具有良好安全性、经济性而且对环境无害的电池。在满足上述要求的电池中，锂硫电池在能量密度方面是最有利的。用作负极活性物质的锂的能量密度是3830mAh/G，用作正极活性物质的硫(S8)的能量密度是1675mAh/G，而且这些活性材料便宜且对环境无害。然而，锂硫电池系统的使用仍不普及。锂硫电池的使用仍不普及的原因在于与加

3、入硫的量相比，电池中用在电化学还原/氧化(氧化还原作用)的硫的量非常低。也就是说，硫的利用非常低，以致于当硫用作活性物质时，电池容量非常低。另外，在氧化还原期间，硫泄漏到电解液中，破坏了电池的循环寿命。而且，当选择的电解液不合适时，硫化锂(Li2S)(硫被还原后的材料)沉积出来，使其不能再参与电化学反应。同样，为了改善循环寿命和安全性，美国专利US公开了含有1MLiSO3CF3且混合比为50/20/10/20的1，3-二氧杂环乙烷/二甘醇二甲醚/环丁砜(Sulforane)/二甲氧基乙烷混合的电解液溶液和用聚

4、合物覆盖的金属锂负极。美国专利US、US以及US提出了解决这些问题的改进技术。美国专利US公开了一种混和溶剂，其中包括通式为R1(CH2CH2O)NR2(其中N在2至10之间，R1和R2是不同或相同的烷基或烷氧基)的主溶剂和给电子体数至少约15的助溶剂。同时，上述专利采用液体电解液溶剂，该溶剂包括至少一种给电子体溶剂，例如冠醚或穴状配体，而且电解液在放电之后最终转变为阴极电解液。该专利公开分隔距离小于400μm，上述分隔距离定义为单电池阴极电解液存留区域的边界。同时，还需要解决用锂金属作负极使电池循环寿命缩短

5、的问题。寿命变短的原因是由于重复进行充/放电循环，由金属锂沉积而形成的枝晶在锂负极表面生长并达到正极表面，从而导致了短路。另外，由于锂表面和电解液的反应而出现的锂腐蚀降低了电池的容量。为了解决这些问题，美国专利US、和公开了一种在锂电极的表面形成保护层的技术。为了良好地工作，要求保护层能够使锂离子自由迁移并禁止锂与电解液接触。但是，已知的方法至今仍存在一些问题。大部分锂保护层是在制造电池之后通过电解液中的添加剂与锂反应形成。但是，由于这种方法不能形成致密层，致使许多电解液渗入锂金属并与之接触。还存在一种通过锂

6、表面的氮等离子反应在锂表面上形成氮化锂(Li3N)层的方法。但这种方法仍有问题电解液通过颗粒边界渗入；由于水蒸气，氮化锂层可能分解；以及电位窗(PotentialWindow)非常低(0.45V)，因此实际上很难采用。发明概述提出本发明以解决这些问题，因此，本发明的一个目的是提供一种用于锂硫电池的电解液，以改善锂硫电池的循环寿命和容量特性，该电解液是通过将至少两种具有不同硫溶解度的溶剂与具有高介电常数和高粘度的溶剂混合而制备的。本发明的另一个目的是提供一种使用该电解液的锂硫电池。为了达到此目的，本发明提供一种

7、用于锂硫电池的电解液，包括A)硫溶解度在20mM以上的第一组分溶剂；B)硫溶解度在20mM以下的第二组分溶剂；C)高介电常数和高粘度的第三组分溶剂；和D)电解液盐。由于锂硫电池用活性硫(S8)、硫化锂(Li2S)和多硫化锂(Li2Sn，N＝2，4，6或8)等硫基化合物作为正极活性材料，因此应当采用能很好地溶解这些正极活性材料的溶剂。本发明的电解液包括A)硫溶解度在20mM以上的第一组分溶剂；B)硫溶解度在20mM以下的第二组分溶剂；C)高介电常数和高粘度的第三组分溶剂；和D)电解液盐。本发明是通过如下方法完成

8、的，即用实验方法选择具有不同硫溶解度的溶剂并测量硫溶解度，然后将所选定的溶剂混合。溶剂的硫溶解度通过以下方法估算。将10mg的硫粉末添加到每一种溶剂中并搅拌10分钟。待硫粉末完全溶解，再添加另一份10mg的硫粉末，此过程重复进行。当所添加的硫粉末的一部分没有溶解时，通过用滤纸过滤使未溶解的硫复原并测量过滤后的硫的量。由硫的质量计算出溶剂的硫溶解度。硫溶解度在20mM以上用作电解液的第一组分溶剂包括苯