【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质、制备方法及锂空气电池，属于锂空气电池。
技术介绍
1、锂空气电池具有理论能量密度高、原材料易得、环境友好和成本低等优点，为下一代高比能二次电池的发展带来了无限可能。锂空气电池正极活性物质为氧气，负极为电极电位较负的金属锂。电解质作为联系正负极的纽带，需兼顾锂离子/活性氧传导性、电极/电解质界面相容性和开放体系环境适应性。然而目前已开发的电解质还难以适应锂空气电池复杂的内部环境，导致锂空气电池实际容量低、循环性能和倍率性能差。因此，开发高性能电解质对锂空气电池的研究具有重要意义。
2、超分子是自然界中普遍存在的结构。深共晶电解质(dee)作为一种超分子材料，是通过固体成分之间的锂键、氢键、范德华力等非共价相互作用形成的低熔点液态混合物。锂盐的阴阳离子分别为锂键供体和氢键受体，可以与氢键供体分子以及锂键受体分子匹配得到深共晶电解质：(1)这种dee仅有单一的阳离子(li+)，且盐阴离子与固体溶剂分子间的氢键作用有利于li+的解离，离子电导率高；(2)dee中li+与受体分子形成的锂键可减弱li+的lewis酸性，从而促进o2-在电解质中的传输，触发orr/oer反应的液相介导机制；(3)锂/氢键协同作用有利于减少电解质中的游离溶剂分子和促进阴离子衍生sei膜的形成，改善其与电极的界面相容性；(4)dee中分子间相互作用较强，具有低挥发性和不可燃性。因此，超分子策略有希望制备得到适合锂空气电池的电解质，实现真正开放体系的锂空气电池。然而超分子配体的种类繁杂，实验试错
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质、制备方法及锂空气电池。利用锂盐、酰胺类固体溶剂和添加剂之间的氢键与锂键协同作用调控电解质溶剂化结构，协助界面物质输运和提高电解质的氧化还原稳定性，实现锂空气电池容量和循环性能的提升。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
3、一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，由锂盐、酰胺类固体溶剂和添加剂组成；
4、其中，所述添加剂为硼酸、双氰胺、三聚氰胺、尿囊素和甘氨酸中的一种以上；
5、锂盐与酰胺类固体溶剂的摩尔比为0.1～1:1；添加剂在超分子深共晶电解质中的浓度为0.005～0.1mol/l。
6、优选的，所述锂盐为lin(so2cf3)2、lin(so2f)2、licf3so3、lic(so2cf3)3和liclo4中一种以上。
7、优选的，所述酰胺类固体添加剂为乙酰胺、n-甲基乙酰胺、n-乙基乙酰胺、丙酰胺、苯甲酰胺、尿素和n,n-二甲基脲中的一种以上。
8、优选的，所述添加剂的浓度为0.01～0.05mol/l。
9、优选的，所述锂盐与酰胺类固体溶剂的摩尔比为0.2～0.5:1。
10、一种本专利技术所述的氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质的制备方法，方法步骤包括：
11、将锂盐、酰胺类固体溶剂和添加剂混合，加热至60～100℃，搅拌12～24h，得到一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质。
12、优选的，加热温度为75～85℃。
13、一种锂空气电池，电池的电解质为本专利技术所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质。
14、优选的，所述电池的正极为商业碳、石墨烯、碳纤维或碳纳米管。
15、有益效果
16、本专利技术通过锂盐、酰胺类固体溶剂和添加剂三种固体超分子配体之间的锂键、氢键协同作用制备得到低熔点、不挥发的液体深共晶电解质，通过优化超分子配体的成分和比例调控电解质溶剂化结构，协助界面物质输运；利用超分子配体之间的相互作用扩大电解质homo(最高占据分子轨道)与lomo(最低未占分子轨道)能级之间的带隙(如图1所示)，提高电解质的氧化还原稳定性，整体实现锂空气电池容量和循环性能的提升。
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1.一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：由锂盐、酰胺类固体溶剂和添加剂组成；
2.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述锂盐为LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、LiCF3SO3、LiC(SO2CF3)3和LiClO4中一种以上。
3.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述酰胺类固体添加剂为乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基乙酰胺、丙酰胺、苯甲酰胺、尿素和N,N-二甲基脲中的一种以上。
4.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述添加剂的浓度为0.01～0.05mol/L。
5.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述锂盐与酰胺类固体溶剂的摩尔比为0.2～0.5:1。
6.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述锂盐为LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、LiCF3SO3、LiC(SO2CF
7.一种如权利要求1～6任意一项所述的氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：
8.如权利要求7所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质的制备方法，其特征在于：加热温度为75～85℃。
9.一种锂空气电池，其特征在于：电池的电解质为权利要求1～6任意一项所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质。
10.如权利要求9所述的一种锂空气电池，其特征在于：所述电池的正极为商业碳、石墨烯、碳纤维或碳纳米管。
...【技术特征摘要】
1.一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：由锂盐、酰胺类固体溶剂和添加剂组成；
2.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述锂盐为lin(so2cf3)2、lin(so2f)2、licf3so3、lic(so2cf3)3和liclo4中一种以上。
3.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述酰胺类固体添加剂为乙酰胺、n-甲基乙酰胺、n-乙基乙酰胺、丙酰胺、苯甲酰胺、尿素和n,n-二甲基脲中的一种以上。
4.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述添加剂的浓度为0.01～0.05mol/l。
5.如权利要求1所述的一种氢键与锂键协同作用的超分子深共晶电解质，其特征在于：所述锂盐与...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈人杰，赖静宁，孙雯，张凤玲，陈诺，李博华，陈楠，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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