一种应用于Li-O2电池的LiI/LiNO3复合电解液及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于Li

【技术实现步骤摘要】
一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液及其使用方法，属于锂金属电池


技术介绍

[0002]随着社会的发展，储能设备越来越广泛的应用于社会中的各行各业。人们对于高性能储能设备的需求也越来越大。同时，为了缓解人们对电子产品的续航焦虑，储能行业对于储能电池的能量密度要求也日益提升。在各类电池中，以金属锂作为负极的锂空气电池因具备很高的能量密度被视为下一代储能电池的有力候选之一。然而，不可否认，尽管锂空气电池具备极高的比容量，但电池寿命，工况稳定性，对气体环境要求等问题仍有待完善。其中，电池工作寿命则是决定锂空气电池能否进行实用化研究的关键。
[0003]通过优化Li
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O2电池的各个组件都能起到提升电池的工作寿命的作用。这主要归因于电极和电解质的优化和氧化还原介质的加入能够帮助电池得到更稳定的电化学工作环境，进而提升电池的工作寿命。而在各类方法中，加入氧化还原介质对于调整Li
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O2电池的充放电反应环境影响是最直接且高效的。氧化还原介质具备调控电池的充放电过电势，促进产物分解、帮助锂电极形成稳定钝化层等作用，目前常用的氧化还原介质包括2,2,6,6
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四甲基
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哌啶氧基(TEMPO)，四硫富瓦烯(TTF)和卤族锂盐。其中，LiI作为卤族锂盐的一种，因其具备优秀的充电电势调控作用而受到了广泛的关注。Tao Liu等指出在添加了LiI的Li
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O2电池中，通过LiOH的形成与分解可以有效保证Li
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O2电池的循环稳定性。并在此基础上采用拉曼、核磁共振谱以及分子动力学等方法研究了LiI在Li
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O2电池工作中起到的作用，以及LiOH形成与分解的机理。也有研究者认为LiI在电池充放电过程中发生了形成了I3‑
等物质，这会导致电解液的降解作用，并指出少量水可以缓解电池中的亲核攻击而水含量提升则会导致LiI的催化作用失效。需要注意的是，尽管LiI能够显著调控电池的充电电势，然而对于电池的放电平台却影响不大。总之，现有有机Li
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O2电池电解液能够保证电池的稳定运行，但是功能性单一，存在挥发和在充放电过程中被分解的几率较高的问题，这也是导致Li
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O2电池寿命较短的主要因素之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的是提供一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液及其使用方法，该电解液通过添加LiI降低电池的充电电势，通过添加LiNO3稳定电池的放电过程，可以有效提升Li
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O2电池的使用寿命。
[0005]本专利技术实现其专利技术目的所采取的技术方案是：一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液，包括主体液及添加液；
[0006]所述主体液包括LiI(碘化锂)溶液和LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂)溶液，LiI溶液浓度为0.5mol/L
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1.5mol/L，LiTFSI溶液浓度为0.5mol/L
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1.5mol/L；所述主体液中LiI溶液体积占比为70％
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90％；
[0007]所述添加液包括LiNO3(硝酸锂)溶液，LiNO3溶液浓度为0.5mol/L
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1.5mol/L；
[0008]所述电解液中添加液的体积占比为5％
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25％。进一步，本专利技术所述主体液中LiI溶液浓度为0.8mol/L
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1.2mol/L，LiTFSI溶液浓度为0.8mol/L
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1.2mol/L。
[0009]进一步，本专利技术所述添加液LiNO3溶液浓度为0.8mol/L
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1.2mol/L。
[0010]进一步，本专利技术所述电解液中添加液的体积占比为10％
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20％。
[0011]更进一步，本专利技术所述主体液中LiI溶液体积占比为75％
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85％。
[0012]进一步，本专利技术所述LiI溶液、LiTFSI溶液和LiNO3溶液的溶剂为醚类溶剂、砜类溶剂或酯类溶剂。
[0013]进一步，本专利技术所述主体液中LiI溶液浓度为1mol/L，LiTFSI溶液浓度为1mol/L，添加液LiNO3溶液浓度为1mol/L，所述主体液中LiI溶液的体积占比为80％，所述电解液中添加液的体积占比为20％。
[0014]更进一步，本专利技术所述LiI溶液、LiTFSI溶液和LiNO3溶液的溶剂为乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚或二甲基亚砜。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]本专利技术电解液以LiI溶液和LiTFSI溶液作为主体液，以LiNO3溶液作为添加液，其中LiI作为氧化还原介质有效降低了电池在充电过程中的过电势，保证了电池充电时电极
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电解液环境的稳定性；LiNO3作为电解液添加剂可以帮助锂负极形成更加稳定金属钝化层，降低电池的放电过电势，进一步提升电化学反应的稳定性，总之，LiI和LiNO3在Li
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O2电池中对充放电电势起到显著的调控作用。
[0017]本专利技术通过调整主体液中LiI溶液和LiTFSI溶液的浓度和体积占比，添加液LiNO3溶液的浓度，以及添加液在电解液中的体积占比，获得的有机电解液可以有效保证Li
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O2电池运行的稳定性，提升Li
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O2电池的工作寿命。而且，LiI和LiNO3都是容易制得的锂盐，使得本专利技术电解液的成本可控。
[0018]本专利技术实现其专利技术目的还提供了上述应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液的使用方法，具体包括将主体液和添加液分别均匀滴加在Li
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O2电池的电池隔膜上，电解液总体积根据电池隔膜面积而定，每平方厘米电池隔膜需要40μL
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60μL电解液。
[0019]进一步，本专利技术复合电解液的使用方法中将主体液和添加液分别均匀滴加在Li
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O2电池的电池隔膜上的具体滴加方式是：先在Li
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O2电池的电池隔膜上滴加添加液，静置5min
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30min后，再在Li
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O2电池的电池隔膜上滴加主体液。装配电池时，是把电池隔膜滴加电解液的一侧贴着碳纸正极，另一侧贴着锂负极。本专利技术先滴加添加液，静置5min
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30min后再滴加主体液，可以保证先滴加的添加液在电池隔膜上稳定分散在更接近金属锂电极的位置，有利于放电过程中帮助金属锂负极形成稳定的钝化层，更好地起到降低电池的放电过电势的作用。
[0020]下面通过具体实施方式及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液，包括主体液及添加液，其特征在于：所述主体液包括LiI溶液和LiTFSI溶液，LiI溶液浓度为0.5mol/L
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1.5mol/L，LiTFSI溶液浓度为0.5mol/L
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1.5mol/L；所述主体液中LiI溶液的体积占比为70％
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90％；所述添加液包括LiNO3溶液，LiNO3溶液浓度为0.5mol/L
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1.5mol/L；所述电解液中添加液的体积占比为5％
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25％。2.根据权利要求1所述的一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液，其特征在于：所述主体液中LiI溶液浓度为0.8mol/L
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1.2mol/L，LTFSI溶液浓度为0.8mol/L
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1.2mol/L。3.根据权利要求1所述的一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液，其特征在于：所述添加液LiNO3溶液浓度为0.8mol/L
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1.2mol/L。4.根据权利要求1所述的一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液，其特征在于：所述电解液中添加液的体积占比为10％
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20％。5.根据权利要求4所述的一种应用于Li
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O2电池的LiI/LiNO3复合电解液，其特征在于：所述主体溶液中LiI溶液的体积占比为75％
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85％。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张添昱，李强，孙红，李洁，喻明富，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：