CN108808092B - 一种活性电解液及制备方法和用途 - Google Patents

一种活性电解液及制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂硫电池技术领域，公开了一种活性电解液及制备方法和用途所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂40份‑85份、锂盐5份‑15份、苯硫醚类助剂5份‑20份、多硫活性组分15份‑30份。所述制备方法包括如下步骤：A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。活性电解液用于制备锂硫电池的用途。本发明具有更高的反应活性和稳定性，能够大幅提升锂硫电池的循环稳定性。

Description

一种活性电解液及制备方法和用途
技术领域
本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及一种活性电解液及制备方法和用途。
背景技术
近几年来锂离子电池在电动汽车、电动自行车及储能电池等领域的获得成功的应用推广，不仅方便了人们的出行和生活，也对社会能源的可持续发展做出了巨大的贡献。然而基于石墨和金属氧化物体系的摇椅式锂离子电池体系的能量密度以达到其理论极限，进一步提升的空间较小，逐渐无法满足人们对高能量密度储能器件的需求。锂硫电池以金属锂为负极，硫为正极，理论能量密度能够达到2600Wh/kg，是锂离子电池理论能量密度的3～5倍，而且硫材料价格低廉，易加工、对环境友好，因此锂硫电池被认为是近期最有希望替代锂离子电池的新型储能体系。
然而相对于锂离子电池这种成熟的电池体系来说，锂硫电池虽然早在十九世纪五十年代已经开始研发，但至今仍未实现规模商业化，这主要是由于该体系仍存在较多的技术问题需要解决。首先，单质硫及放电产物硫化锂在室温下是电子和离子绝缘体，限制了硫在电池放电过程中的利用率和倍率性能，尤其是电极在高硫含量(电极上硫含量>80％wt)和高硫载量(电极上硫负载量>5mg/cm2)情况下存在极片开裂、硫利用率低、循环稳定性差等问题。其次，硫在充放电过程中会发生17％的体积膨胀和收缩，在高载量的情况下这种体积效应会更加明显，导致电极材料结构变化，容易与金属集流体发生脱离，造成容量衰减。因此对于锂硫电池正极而言，获得高单位面积硫载量和高单位面积容量发挥以获得具有较高能量密度的锂硫电池器件仍然是锂硫电池商业化所面临的重要技术问题。另一方面为了解决硫材料导电性差的问题，通常将硫同碳材料进行熔融混合获得硫碳复合材料以提高其电导率，在加工过程中通常将硫和碳的粉末进行固相混合并进行高温热处理来实现。由于硫粉和碳粉的化学活性较高，这种工艺在大批量生产情况下存在***的风险，并且混合的效率较低，导致硫在电极中的分布不均匀，电池一致性较差。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种活性电解液及制备方法和用途。该活性电解液通过将硫活性材料以较高的比例溶解于电解液中获得可进行充放电的活性电解液，从而使锂硫电池正极实现无硫化结构，从而在电池组装过程中通过控制电解液加入量实现对电池设计容量的控制，提高电池组装的一致性。另外，在助剂的作用下可以提高硫在电解液中的反应活性和稳定性，进而制备出可稳定循环的高单位面积容量的锂硫电池器件。
本发明所采用的技术方案为：
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂40份-85份、锂盐5份-15份、苯硫醚类助剂5份-20份、多硫活性组分15份-30份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为1-4；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为1-4。
进一步的，所述y的值为2-3；所述x的值为2-3。
进一步的，所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的一种或多种。
进一步的，所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂中的一种或多种。
进一步的，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂50份-65份、锂盐8份-12份、苯硫醚类助剂10份-15份、多硫活性组分18份-25份。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
进一步的，所述步骤B的加热温度为40℃-70℃。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述碳材料正极的材料为活性炭、碳纳米管或石墨烯中的一种或几种；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为40％-90％。
本发明的有益效果为：本发明的一种活性电解液及制备方法和用途通过在电解液中添加苯硫醚类助剂促进多硫活性组分在电解液中的溶解，提高多硫组份的反应活性，从而使电解液本身具有极高的反应活性和能量密度，使相应锂硫电池的正极无需再添加额外的硫活性成分，即可组装电池进行充放电，使电池组装工艺简化。另外，由于电池的活性组分溶解于液相电解液中使本发明与常规锂硫电池相比具有更高的反应活性和稳定性，能够大幅提升锂硫电池的循环稳定性。
附图说明
图1是对比例的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线图。
图2是实施例1的活性电解液1#的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线图。
图3是实施例2的活性电解液2#的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线图。
图4是实施例3的活性电解液2#的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线图。
图5是对比例、实施例1、实施例2和实施例3的充放电曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂40份-85份、锂盐5份-15份、苯硫醚类助剂5份-20份、多硫活性组分15份-30份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为1-4；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为1-4。
进一步的，所述y的值为2-3；所述x的值为2-3。
进一步的，所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的一种或多种。
进一步的，所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂中的一种或多种。
进一步的，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂50份-65份、锂盐8份-12份、苯硫醚类助剂10份-15份、多硫活性组分18份-25份。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
进一步的，所述步骤B的加热温度为40℃-70℃。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述碳材料正极的材料为活性炭、碳纳米管或石墨烯中的一种或几种；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为40％-90％。
对比例
选取石墨烯碳纳米管混合粉末样品(样品购自中科时代纳米)同单质硫按质量比1：8的比例混合，放置于密封罐中，在加热炉中155℃热处理6h后得到硫碳复合粉末。将上述混合粉末同聚四氟乙烯按质量比9：1的比例分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，进行充分的机械混合后，使用400μm的刮刀刮涂在铝箔集流体上，经100℃真空干燥后，进行机械辊压获得厚度为220μm的电极片，极片上硫含量为80％wt，硫负载量为5.0mg/cm2。将极片裁剪为2cm2的极片组装电池进行测试。
以上述方法制备的极片为阴极，金属锂片为阳极，乙二醇二甲醚(DME)和1,3-环氧戊环(DOXL)混合溶剂为电解液(含1.0M LiTFSI+0.5MLiNO3的锂盐)，在充满氩气的手套箱中组装成微型软包电池进行测试，测试电压范围1.7-2.8V。图1为对比例的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线，电池首圈放电容量10.60mAh,对应的单位面积容量为5.30mAh/cm2，硫利用率为66.96％，50圈后循环保持率为71.60％，充放电效率为96.70％。
实施例1
选取对比例所述的石墨烯碳纳米管粉末，同聚四氟乙烯按质量比1：0.8的比例分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，进行充分的机械混合后，使用150μm的刮刀刮涂在铝箔集流体上，经100℃真空干燥后，进行机械辊压获得厚度为60μm的电极片，极片上的碳材料负载量为0.7mg/cm2，将极片裁剪为2cm2的极片组装电池进行测试。
本实施例所用活性电解液制备过程如下：在氬气气氛保护的手套箱中称取乙二醇二甲醚4.5g，1,3-二氧戊环2.0g混合，并加入锂盐双三氟甲基磺酰亚胺锂0.9g，硝酸锂0.1g，助剂二苯二硫醚1.0g，待溶解完全后，向电解液中加入活性组分硫和硫化锂的混合粉末1.5g(硫和硫化锂摩尔比3：1比例)，并将电解液置于加热板上70℃加热，待全部溶解后获得所需活性电解液1#。
本实施例所述电池组装流程为：采用本实施例所述碳电极为正极，金属锂为负极，隔膜为聚酰亚胺无纺布隔膜组装成叠片电池，注入活性电解液1#的质量为65mg，并封装获得相应锂硫电池。图2为该活性电解液1#的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线，电池首圈放电容量12.66mAh,对应的单位面积容量为6.33mAh/cm2，硫利用率为75.58％，50圈后循环保持率为91.23％，充放电效率为99.21％。相应的单位面积容量发挥和硫利用率均优于对比例所对应的电池，并且循环稳定性和充放电效率有所提升，说明本发明所述活性电解液及相应锂硫电池结构能够有效提升电池能量密度和循环稳定性。
实施例2
本实施例所用活性电解液制备过程如下：在氬气气氛保护的手套箱中称取二乙二醇二甲醚4.0g，1,3-二氧戊环1.5g混合，并加入锂盐三氟甲基磺酸锂0.8g，硝酸锂0.2g，助剂二苯二硫醚2.0g，待溶解完全后，向电解液中加入活性组分硫和硫化锂的混合粉末1.5g(硫和硫化锂摩尔比3：1比例)，并将电解液置于加热板上70℃加热，待全部溶解后获得所需活性电解液2#。按照实施例1的方式组装电池，并加入活性电解液2#65mg封装获得相应锂硫电池。图3为该活性电解液2#的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线，电池首圈放电容量15.31mAh,对应的单位面积容量为7.65mAh/cm2，硫利用率为91.41％，50圈后循环保持率为92.71％，充放电效率为99.33％。本实施例说明提高活性电解液中助剂的比例，在一定范围内可有效提高电解液中硫活性材料的利用率，使得电池能量密度相应提升。如图5所示，在添加助剂的情况下对应锂硫电池的充放电曲线同对比例有很大的不同，其2.1～2.4V范围内的高电位平台对应的容量显著增大，并且随着助剂所占比例的增大而增大，说明助剂的添加可有效增大硫活性组分的利用率，从而提高电池的能量密度。
实施例3
本实施例所用活性电解液制备过程如下：在氬气气氛保护的手套箱中称取四乙二醇二甲醚3.5g和1,4-二氧六环2.0g混合，并加入锂盐双氟磺酰亚胺锂1.2g，助剂二苯二硫醚0.8g，待溶解完全后，向电解液中加入活性组分硫和硫化锂的混合粉末2.5g(硫和硫化锂摩尔比3：1比例)，并将电解液置于加热板上70℃加热，待全部溶解后获得所需活性电解液3#。按照实施例1的方式组装电池，并加入活性电解液2#40mg封装获得相应锂硫电池。图4为该活性电解液3#的电池在2mA/cm2充放电电流下的循环测试曲线，电池首圈放电容量12.44mAh,对应的单位面积容量为6.22mAh/cm2，硫利用率为74.27％，50圈后循环保持率为88.10％，充放电效率为99.00％。
以下为对比例、实施例1、实施例2和实施例3的各项参数对比数据，如下表1。
表1各实施例及对比例电池性能数据对比
Figure BDA0001789054700000081
由此可知，本发明的活性电解液、以及采用该活性电解液制成的电池具有较高的单位面积容量发挥和首圈容量，而且首圈硫利用率、50圈后循环保持率、50圈后循环效率也相对于对比例有较大的提升，因此，本发明与常规锂硫电池相比具有更高的反应活性和稳定性，能够大幅提升锂硫电池的循环稳定性。
实施例4
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂40份、锂盐5份、苯硫醚类助剂5份、多硫活性组分15份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为1；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为1。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的一种。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂中的一种。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。所述步骤B的加热温度为40℃。
实施例5
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂85份、锂盐15份、苯硫醚类助剂20份、多硫活性组分30份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为4；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为4。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的两种以任意比例混合后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂中的两种以任意比例混合后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。所述步骤B的加热温度为70℃。
实施例6
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂60份、锂盐9份、苯硫醚类助剂10份、多硫活性组分20份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为2；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为3。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的三种以任意比例混合之后得到混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂中的三种任意比例混合之后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。所述步骤B的加热温度为50℃。
实施例7
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂50份、锂盐8份、苯硫醚类助剂10份、多硫活性组分18份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为3；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为2。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的四种以任意比例混合之后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂和硝酸锂以任意比例混合之后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。所述步骤B的加热温度为60℃。
实施例8
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂65份、锂盐12份、苯硫醚类助剂15份、多硫活性组分25份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为2；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为3。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的五种以任意比例混合之后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂中的四种以任意比例混合之后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。所述步骤B的加热温度为65℃。
实施例9
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂55份、锂盐9份、苯硫醚类助剂12份、多硫活性组分20份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为3；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为3。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环和四氢呋喃以任意比例混合之后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂以任意比例混合得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
进一步的，所述步骤B的加热温度为58℃。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述碳材料正极的材料为活性炭、碳纳米管或石墨烯中的一种或几种；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为60％。
实施例10
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂62份、锂盐11份、苯硫醚类助剂13份、多硫活性组分22份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为3；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为3。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚以任意比例混合后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂和三氟甲基磺酸锂以任意比例混合后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
进一步的，所述步骤B的加热温度为55℃。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述碳材料正极的材料为活性炭、碳纳米管或石墨烯中的一种或几种；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为60％。所述隔膜为具有较大孔隙率的采用聚烯烃、聚乙烯醇、聚酰亚胺或纤维素制成的无纺布隔膜。
实施例11
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂62份、锂盐11份、苯硫醚类助剂13份、多硫活性组分22份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为3；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为3。
所述醚类溶剂为1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环和四氢呋喃以任意比例混合后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂和硝酸锂以任意比例混合后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
进一步的，所述步骤B的加热温度为55℃。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述碳材料正极的材料为活性炭、碳纳米管或石墨烯中的一种；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为40％。所述隔膜为具有较大孔隙率的采用聚烯烃、聚乙烯醇、聚酰亚胺或纤维素制成的无纺布隔膜。
实施例12
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂62份、锂盐11份、苯硫醚类助剂13份、多硫活性组分22份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为3；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为3。
所述醚类溶剂为四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环和四氢呋喃以任意比例混合后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂和硝酸锂以任意比例混合后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
进一步的，所述步骤B的加热温度为55℃。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述碳材料正极的材料为活性炭和碳纳米管的混合物、碳纳米管和石墨烯的混合物或石墨烯和活性炭的混合物；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为90％。所述隔膜为具有较大孔隙率的采用聚烯烃、聚乙烯醇、聚酰亚胺或纤维素制成的无纺布隔膜。
实施例13
一种活性电解液，所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂63份、锂盐10份、苯硫醚类助剂14份、多硫活性组分23份。
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为2；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为2。
所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环和1,4-二氧六环以任意比例混合后得到的混合物。
所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂和硝酸锂以任意比例混合后得到的混合物。
一种活性电解液的制备方法，包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
进一步的，所述步骤B的加热温度为69℃。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
活性电解液用于制备锂硫电池的用途，所述碳材料正极的材料为活性炭和碳纳米管的混合物、碳纳米管和石墨烯的混合物或石墨烯和活性炭的混合物；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为70％。所述隔膜为具有较大孔隙率的采用聚烯烃、聚乙烯醇、聚酰亚胺或纤维素制成的无纺布隔膜。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种活性电解液，其特征在于：所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂40份-85份、锂盐5份-15份、苯硫醚类助剂5份-20份、多硫活性组分15份-30份；
其中，多硫活性组分的结构式为Li2Sy，y的值为1-4；苯硫醚类助剂的结构式为Ph-Sx-Ph，x的值为1-4。
2.根据权利要求1所述的一种活性电解液，其特征在于：所述y的值为2-3；所述x的值为2-3。
3.根据权利要求2所述的一种活性电解液，其特征在于：所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环或四氢呋喃中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种活性电解液，其特征在于：所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种活性电解液，其特征在于：所述活性电解液包括如下重量份数的组分：醚类溶剂50份-65份、锂盐8份-12份、苯硫醚类助剂10份-15份、多硫活性组分18份-25份。
6.一种权利要求1-5任意一项所述的活性电解液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、将醚类溶剂、锂盐和苯硫醚类助剂混合均匀后，得到锂盐溶液；
B、将硫和硫化锂粉末按照重量比例加入到锂盐溶液中，加热反应后，得到含有Li2Sy的活性电解液。
7.根据权利要求6所述的活性电解液的制备方法，其特征在于：所述步骤B的加热温度为40℃-70℃。
8.权利要求1-5任意一项所述的活性电解液用于制备锂硫电池的用途。
9.根据权利要求8所述的活性电解液用于制备锂硫电池的用途，其特征在于：所述锂硫电池包括碳材料正极、活性电解液、隔膜和锂金属负极；碳材料正极、隔膜和锂金属负极以叠片或卷绕方式层层堆叠；活性电解液填充在碳材料正极、隔膜和锂金属负极之间的空隙中。
10.根据权利要求9所述的活性电解液用于制备锂硫电池的用途，其特征在于：所述碳材料正极的材料为活性炭、碳纳米管或石墨烯中的一种或几种；所述隔膜为无纺布隔膜；所述无纺布隔膜的孔隙率为40％-90％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109786748A (zh) * 2018-12-29 2019-05-21 桑德集团有限公司 一种锂硫电池正极片及其制备方法、锂硫电池
WO2020158169A1 (ja) * 2019-01-31 2020-08-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非水電解質二次電池およびこれに用いる電解液
CN111755710A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种锂一次电池电解液及其制备方法和应用
WO2021177723A1 (ko) * 2020-03-06 2021-09-10 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬-황 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬-황 전지
CN113540567A (zh) * 2021-07-07 2021-10-22 清华大学 一种锂硫电池电解液及其制备方法
CN113871719A (zh) * 2021-09-24 2021-12-31 清华大学 一种含负极保护溶剂的锂硫电池电解液
CN114447426A (zh) * 2021-12-22 2022-05-06 清华大学 锂硫电池电解液、其制备方法及锂硫电池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120214043A1 (en) * 2009-10-27 2012-08-23 Solvay Fluor Gmbh Lithium sulfur battery
CN103682414B (zh) * 2012-08-30 2016-01-13 中国科学院大连化学物理研究所 锂硫液流电池和锂硫液流电池用正极电解液及其制备
KR20150026098A (ko) * 2013-08-30 2015-03-11 주식회사 엘지화학 리튬-황 전지용 양극 및 이의 제조 방법
US9979008B2 (en) * 2014-11-14 2018-05-22 GM Global Technology Operations LLC Methods for making a solid electrolyte interface layer on a surface of an electrode
KR102050837B1 (ko) * 2016-02-03 2019-12-03 주식회사 엘지화학 리튬-설퍼 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지
CN107623143B (zh) * 2016-07-14 2020-04-17 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种含功能性添加剂的锂硫电池电解液及其应用
CN107342438B (zh) * 2017-06-21 2020-05-22 苏州大学 一种高库伦效率锂硫电池电解液及其制备方法

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