[发明专利]用于锂硫电池的电解质和包含其的锂硫电池

说明书

本发明涉及用于锂硫电池的电解质溶液和包含其的锂硫电池。本发明的用于锂硫电池的电解质溶液显示优异的稳定性并且可以通过抑制在锂硫电池操作期间的气体产生而改善膨胀现象。

技术领域

本申请要求2016年3月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2016-0025398号和2017年1月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2017-0003342号的优先权和权益，并通过引用的方式将其全部内容并入本文中。

本发明涉及用于锂硫电池的电解质溶液和包含其的锂硫电池。

背景技术

随着近期便携式电子装置、电动车辆和大容量电力存储系统的发展，出现了对大容量电池的需求。锂硫电池是使用具有硫-硫键(S-S键)的硫系列材料作为正极活性材料且使用锂金属作为负极活性材料的二次电池，且作为正极活性材料的主要材料的硫具有资源非常丰富、无毒且原子量低的优点。

此外，锂硫电池具有1672mAh/g硫的理论放电容量和2600Wh/kg的理论能量密度，与目前研究的其他电池系统的理论能量密度(Ni-MH电池：450Wh/kg；Li-FeS电池：480Wh/kg；Li-MnO₂电池：1000Wh/kg；Na-S电池：800Wh/kg)相比，该理论能量密度非常高，因此锂硫电池作为具有高能量密度特性的电池而受到关注。

在使用常规电解质溶液制备大容量锂硫电池并且对其进行试验时，本发明的发明人观察到在电池操作期间内部产生气体并且电池膨胀的膨胀现象。这样的膨胀现象导致电解质溶液耗尽，电池变形，并且还导致活性材料从电极中脱嵌，产生电池性能下降的问题。

尚未确定由电池内部的气体产生引起的这样的膨胀现象的原因和产生机理，因此也没有对策。

[现有技术文献]

韩国专利申请公开公报10-2012-0090113号：用于锂二次电池的电解质和包含其的锂二次电池

发明内容

【技术问题】

鉴于上述情况，本发明的发明人已经研究了锂硫电池的电解质溶液组合物，结果完成了本发明。

因此，本发明的一方面提供用于锂硫电池的电解质溶液，其显著减少在电池操作期间的气体产生量。

本发明的另一方面提供包含所述电解质溶液的锂硫电池。

【技术方案】

根据本发明的一方面，提供用于锂硫电池的电解质溶液，其包含锂盐和非水溶剂，并且还包含自由基吸附剂。

在此，自由基吸附剂可以包括选自由醌类化合物、N-氧自由基类化合物、酚类化合物、胺类化合物、烯醇类化合物、硫醇类化合物、叠氮化物类化合物、环丙烷衍生物、环丁烷衍生物及其组合构成的组中的一种。

在此，醌类化合物可以是选自由1,2-苯醌、1,4-苯醌、1,2-萘醌、1,4-萘醌、9,10-蒽醌、1,4-蒽醌、苊醌及其衍生物构成的组中的一种或多种。

在此，N-氧自由基类化合物可以是选自由2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-氧代-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-乙酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基和4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基-苯甲酸酯构成的组中的一种或多种。

在此，胺类化合物可以是西玛津(simazine)、N1,N4-二苯基苯-1,4-二胺或其组合。

在此，基于100重量％的电解质溶液，自由基吸附剂的含量可以为0.01重量％至5重量％。