sSy的電解液,使得該電解液中某一種S/-(X為1~12)占總S"2^n為1~ 12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于40%。然后再加入權(quán)利要求1中的一種或者幾種混合的電解質(zhì)鹽 W及權(quán)利要求1中的添加劑,在惰性氣氛下攬拌溶解后,得到濃度W硫元素計(jì)在0.OlmM~ 5. 0M的電解液。
[001引制備方法巧);將金屬裡和單質(zhì)硫按照(0. 1~5) : 2的摩爾比加入到權(quán)利1中 所述的一種或幾種混合的有機(jī)溶劑中,在常溫或加熱溫度低于l0(TC,且惰性氣氛保護(hù)下攬 拌進(jìn)行反應(yīng)。將反應(yīng)完全的溶液作為電解液按照制備方法(1)中的方法進(jìn)行電化學(xué)分離純 化,得到含有高純度LisSy的電解液,使得該電解液中某一種S/-(x為1~12)占總S"2-(n 為1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于40%。然后再加入權(quán)利要求1中的一種或者幾種混合的 電解質(zhì)鹽W及權(quán)利要求1中的添加劑,在惰性氣氛下攬拌溶解后,得到濃度W硫元素計(jì)在 0.OlmM~5. 0M的電解液。
[0019] 制備方法化);在權(quán)利要求1中所述的一種或幾種混合的有機(jī)溶劑中,加入權(quán)利要 求1中的一種或者幾種混合的電解質(zhì)鹽W及權(quán)利要求1中的添加劑,在惰性氣氛下攬拌溶 解后,將金屬裡作為陽(yáng)極,含單質(zhì)硫或者硫化物的材料作為陰極,按照裡與硫的元素摩爾比 為(0.1~5) :2,在常溫或加熱溫度低于locrc,且惰性氣氛保護(hù)下攬拌進(jìn)行電解反應(yīng)(采 用的電化學(xué)發(fā)法包括;恒電位、恒電流、循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電流法),然后通過(guò)離子色譜進(jìn)行 分離純化,得到含有高純度的LisSx電解液,使得該電解液中某一種S/-(x為1~12)占總 5。2-〇1為1~。)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于40%,得到濃度W硫元素計(jì)在0.OlmM~5. 0M的電 解液。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種包含上述電解液的裡硫電池,所述裡硫電池組成包括;正極、 負(fù)極、電解液,具體為:
[0021] (1)正極的組成包括:正極材料、導(dǎo)電劑和粘合劑。其中正極材料包括碳硫復(fù)合正 極材料、硫聚合物復(fù)合正極材料、有機(jī)硫化物正極材料、聚丙帰膳硫正極材料,粘合劑為聚 氧化己帰(PE0,5000000)、聚偏氣己帰PVDF、海藻酸軸、水性粘合劑LA132;
[0022] (2)負(fù)極為裡金屬、裡合金、娃、碳娃復(fù)合材料,如^、^511、^51、^41、51;
[0023] (3)電解液為液態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)或凝膠電解質(zhì)。有機(jī)液態(tài)溶劑可選用含有甘 醇二甲離(邸3〇-(邸2邸2〇)11-邸3,n= 1,2,3,4)、1,3-二氧戊焼值0L)、四氨巧喃(TH巧、鄰 二甲苯等的一種有機(jī)溶劑或幾種有機(jī)溶劑的混合物。電解質(zhì)裡鹽可W是六氣磯酸裡、高氯 酸裡、硝酸裡、硫酸裡、磯酸裡、H氣甲基賴(lài)酸裡和雙H氣甲基賴(lài)醜亞胺裡。
[0024]將本發(fā)明所述的電解液用于上述裡硫電池,在室溫下W0. 4mA/cm2的電流密度充 放電,當(dāng)電解液中S/-(x為1~12)占總S"2^n為1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于95%時(shí),首 次放電比容量可達(dá)1278. 2mAh/g,平均放電電壓為2.lV(vs.Li+/Li),電池在循環(huán)40周后還 保持比容量1122.ImAh/g,表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
[00巧]本發(fā)明的有益效果;電解液中含有經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的公-(X為 1~12),S/-占總S"^2(n為1~蝴濃度的分布分?jǐn)?shù)大于40%,其經(jīng)過(guò)分離純化的單一組 分的更容易純化金屬裡負(fù)極;能夠快速與正極材料中硫發(fā)生反應(yīng)并形成濃度梯度保 護(hù)層,抑制正極材料中活性硫的損失;此外也能夠在金屬裡表面快速形成更致密的純化膜 (SEI),從而抑制裡枝晶的形成,并且可W保護(hù)裡負(fù)極免受放電中間體的腐蝕,穩(wěn)定了負(fù)極 的結(jié)構(gòu),所W更能顯著提高裡硫電池的比容量、循環(huán)壽命W及安全性能。最后本發(fā)明提供了 一種制備含有的高純度、組分單一的含電解液的制備方法,而且制備方法簡(jiǎn)單、原料來(lái) 源豐邑。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1電解液的裡硫電池第一次、第二次及第十次放電曲線(xiàn)圖
[0027]圖中:為第一次放電曲線(xiàn);0為第二次放電曲線(xiàn);▼為第十次放電曲線(xiàn);
[0028] 縱坐標(biāo):放電電壓,橫坐標(biāo);放電比容量。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)例1
[0030] -種本發(fā)明用于裡硫電池的電解液,主要由電解質(zhì)鹽和有機(jī)溶劑組成,該電解液 含有經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的S22-,S22-占總S"2-(n為1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大 于80%,在電解液中的摩爾濃度W硫元素計(jì)為0. 001M,該電解液中還包含1. 0M的H氣甲基 賴(lài)酸亞胺(LiTFSI),有機(jī)溶劑為1,3-二氧戊焼和己二醇二甲離的混合物,1,3-二氧戊焼 和己二醇二甲離的體積比為1:1,另外電解液中還添加有0.2M的LiN〇3。
[0031] 實(shí)例中上述電解液的制備方法包括W下步驟:在1,3 -二氧戊焼和己二醇二甲離 的混合溶劑中加入H氣甲基賴(lài)酸亞胺(LiTFSI)電解質(zhì)鹽,濃度為1.0M,在惰性氣氛下攬拌 溶解;然后將金屬裡作為陰極,含單質(zhì)硫或者硫化物的材料作為陽(yáng)極,在惰性氣氛中攬拌進(jìn) 行循環(huán)伏安法電解30min(電位從1. 5~3. 2vs.Li7Li),然后在1. 7V(VS.Li7Li)恒電位 進(jìn)行純化2011,得到含有經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的S22^電解液,S22^占總S"2^(n為 1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于80%;
[0032]實(shí)例 2
[0033] 本發(fā)明用于裡硫電池的電解液,主要由電解質(zhì)鹽和有機(jī)溶劑組成,該電解質(zhì)含有 經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的S42-,S42-占總S"2-(n為1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于 95%,在電解液中的摩爾濃度W硫元素計(jì)為0. 001M,該電解液中還包含1. 0M的H氣甲基賴(lài) 酸亞胺(LiTFSI),有機(jī)溶劑為1,3-二氧戊焼和己二醇二甲離的混合物,1,3-二氧戊焼和 己二醇二甲離的體積比為1:1,另外電解液中還添加有0.2M的LiN〇3。
[0034] 實(shí)例中上述電解液的制備方法包括W下步驟:在1,3 -二氧戊焼和己二醇二甲離 的混合溶劑中加入H氣甲基賴(lài)酸亞胺(LiTFSI)電解質(zhì)鹽,濃度為1.0M,在惰性氣氛下攬拌 溶解;然后將金屬裡作為陰極,含單質(zhì)硫或者硫化物的材料作為陽(yáng)極,在惰性氣氛中攬拌進(jìn) 行循環(huán)伏安法電解30min(電位從1. 5~3. 2vs.LiVLi),然后在2. 15V(vs.LiVLi)恒電位 進(jìn)行純化20h,得到含有經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的S4^2電解液,S/-占總S"2^(n為 1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于80%。
[00巧]實(shí)例3
[0036] 本發(fā)明用于裡硫電池的電解液,主要由電解質(zhì)鹽和有機(jī)溶劑組成,該電解質(zhì)含有 經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的社^,占總S"2-(n為1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于 80%,在電解液中的摩爾濃度W硫元素計(jì)為0. 001M,該電解液中還包含1. 0M的H氣甲基賴(lài) 酸亞胺(LiTFSI),有機(jī)溶劑為1,3-二氧戊焼和己二醇二甲離的混合物,1,3-二氧戊焼和 己二醇二甲離的體積比為1 : 1,另外電解液中還添加有0. 2M的LiN〇3。
[0037] 實(shí)例中上述電解液的制備方法包括W下步驟:在1,3-二氧戊焼和己二醇二甲離 的混合溶劑中加入H氣甲基賴(lài)酸亞胺(LiTFSI)電解質(zhì)鹽,濃度為1.0M,在惰性氣氛下攬拌 溶解;然后將金屬裡作為陰極,含單質(zhì)硫或者硫化物的材料作為陽(yáng)極,在惰性氣氛中攬拌進(jìn) 行循環(huán)伏安法電解30min(電位從1.5~3. 2vs.Li7Li),然后在2. 25V(vs.Li7Li)恒電位 進(jìn)行純化20h,得到含有經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的Se2^電解液,Se2^占總S"2^(n為 1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于80%。
[003引 實(shí)例4
[0039] 本發(fā)明用于裡硫電池的電解液,主要由電解質(zhì)鹽和有機(jī)溶劑組成,該電解質(zhì)含有 經(jīng)過(guò)分離純化的高純度、組分單一的SgS-,SgS-占總S"2-(n為1~12)濃度的分布分?jǐn)?shù)大于 80%,在電解液中的摩爾濃度W硫元素計(jì)為0. 001M