RU2321104C2 - Electrolyte for lithium-sulfur batteries and lithium-sulfur batteries using this electrolyte - Google Patents
Electrolyte for lithium-sulfur batteries and lithium-sulfur batteries using this electrolyte Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321104C2 RU2321104C2 RU2004135236/09A RU2004135236A RU2321104C2 RU 2321104 C2 RU2321104 C2 RU 2321104C2 RU 2004135236/09 A RU2004135236/09 A RU 2004135236/09A RU 2004135236 A RU2004135236 A RU 2004135236A RU 2321104 C2 RU2321104 C2 RU 2321104C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- electrolyte
- sulfur
- battery
- eutectic
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 30
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 10
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 claims description 2
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 claims description 2
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 abstract 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 11
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QAPSIUMUNHNUPW-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpropane Chemical compound CCCS(C)(=O)=O QAPSIUMUNHNUPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- -1 cyclic sulfones Chemical class 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 229910003003 Li-S Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000014233 sulfur utilization Effects 0.000 description 3
- PVSJGAIWOIMZFG-UHFFFAOYSA-N 1-ethylsulfonylbutane Chemical compound CCCCS(=O)(=O)CC PVSJGAIWOIMZFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JQEOQFFGAGBEKI-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpropane;thiolane 1,1-dioxide Chemical compound CCCS(C)(=O)=O.O=S1(=O)CCCC1 JQEOQFFGAGBEKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CC(C)S(=O)(=O)C1 WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 2
- YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylethane Chemical compound CCS(C)(=O)=O YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004493 2-methylbut-1-yl group Chemical group CC(C*)CC 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical class [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M2010/4292—Aspects relating to capacity ratio of electrodes/electrolyte or anode/cathode
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к электрохимической энергетике и, в частности, к составам безводных апротонных электролитов, предназначенных для применения в химических источниках электроэнергии с отрицательными электродами из активных материалов (лития, натрия и др.). Настоящее изобретение имеет также отношение к химическим источникам электроэнергии, содержащим такие электролиты. Более конкретно настоящее изобретение относится к компонентам электролитных систем, содержащих безводные апротонные растворители, соли и иные добавки.The present invention relates to electrochemical energy and, in particular, to compositions of anhydrous aprotic electrolytes intended for use in chemical sources of electricity with negative electrodes made of active materials (lithium, sodium, etc.). The present invention also relates to chemical power sources containing such electrolytes. More specifically, the present invention relates to components of electrolyte systems containing anhydrous aprotic solvents, salts and other additives.
Уровень техникиState of the art
Развитие современной техники требует создания новых типов аккумуляторов, обладающих, прежде всего, высокой удельной энергией, длительной циклируемостью и безопасностью. Энергетические и эксплуатационные характеристики аккумуляторов определяются свойствами используемой электрохимической системы. Основные требования к характеристикам вторичных литиевых батарей и их компонентов описывают патенты США №№5460905; 5462566; 5582623 и 5587253.The development of modern technology requires the creation of new types of batteries with, first of all, high specific energy, long cycle life and safety. The energy and operational characteristics of batteries are determined by the properties of the electrochemical system used. The main requirements for the characteristics of secondary lithium batteries and their components are described by US patent No. 5460905; 5,462,566; 5582623 and 5587253.
Наибольшей удельной энергией обладают литий-ионные аккумуляторы с жидкими и полимерными электролитами. Однако в настоящее время они достигли практически возможных энергетических характеристик. Дальнейший прогресс в области создания аккумуляторов с высокой плотностью энергии может быть при использовании новых электрохимических систем.The highest specific energy is possessed by lithium-ion batteries with liquid and polymer electrolytes. However, at present they have achieved practically possible energy characteristics. Further progress in the development of batteries with high energy density may be with the use of new electrochemical systems.
Весьма перспективна система Li-S, обладающая высокой плотностью энергии (2600 Вт*ч/кг), дешевизной, доступностью и безопасностью для природы и человека. В процессах заряда и разряда литий-серных батарей образуются растворимые соединения - полисульфиды лития. Поэтому характеристики литий-серных батарей (степень утилизации серы, длительность циклирования, температурный диапазон работоспособности и др.) в значительной мере определяются физико-химическими свойствами электролитных систем и компонентов, их составляющих, а именно растворителей и солей.The Li-S system is very promising, with a high energy density (2600 W * h / kg), low cost, accessibility and safety for nature and man. In the processes of charge and discharge of lithium-sulfur batteries, soluble compounds are formed - lithium polysulfides. Therefore, the characteristics of lithium-sulfur batteries (degree of sulfur utilization, duration of cycling, temperature range of working capacity, etc.) are largely determined by the physicochemical properties of electrolyte systems and components, their components, namely solvents and salts.
Для электролитов литиевых и литий-ионных батарей предложено использовать большое количество неводных апротонных органических растворителей различных классов, а также и их смесей. Например, составы различных электролитов описаны в патентах США №№3185590; 3578500; 3778310; 3877983; 4163829; 4118550; 4252876; 4499161; 4740436; 4060674; 4104451; 3907597; 6030720; 5079109 и Японии JP 08-298229; JP 09-147913 и JP 08-298230. Как правило, в качестве растворителей в электролитах литиевых используют замещенные и незамещенные эфиры, циклические эфиры, полиэфиры, линейные и циклические карбонаты, органические сульфиты и сульфаты, органические нитрилы и нитро-соединения, и др.For electrolytes of lithium and lithium-ion batteries, it is proposed to use a large number of non-aqueous aprotic organic solvents of various classes, as well as their mixtures. For example, compositions of various electrolytes are described in US Pat. Nos. 3,185,590; 3,578,500; 3,778,310; 3,877,983; 4,163,829; 4,118,550; 4,252,876; 4,499,161; 4,740,436; 4,060,674; 4,104,451; 3,907,597; 6,030,720; 5079109 and Japan JP 08-298229; JP 09-147913 and JP 08-298230. As a rule, substituted and unsubstituted ethers, cyclic ethers, polyesters, linear and cyclic carbonates, organic sulfites and sulfates, organic nitriles and nitro compounds, etc. are used as solvents in lithium electrolytes.
Большинство электролитных систем, предложенных для литий-ионных батарей, непригодны для использования в литий-серных батареях. Наилучшими растворителями для электролитных систем литий-серных батарей являются низкомолекулярные сульфоны [1-4]. Но низкомолекулярные сульфоны обладают высокими температурами плавления, что ограничивает нижний температурный предел их возможного применения. В патенте США №6245465 предложено в качестве апротонных растворителей для электролитов литий-серных батарей использовать нециклические сульфоны или фторированные несимметричные нециклические сульфоны, обладающие более низкими температурами плавления, их смеси, а также смеси несимметричных сульфонов с другими растворителями типа карбонатов, глимов, силоксанов и др. Однако температуры плавления предложенных сульфонов недостаточно низки для получения электролитов с желаемыми низкотемпературными свойствами. Кроме того, предложенные сульфоны дороги, что ограничивает возможность их широкомасштабного использования.Most electrolyte systems proposed for lithium-ion batteries are unsuitable for use in lithium-sulfur batteries. The best solvents for electrolyte systems of lithium-sulfur batteries are low molecular weight sulfones [1-4]. But low molecular weight sulfones have high melting points, which limits the lower temperature limit of their possible use. US Pat. No. 6,254,465 suggests using non-cyclic sulfones or fluorinated asymmetric non-cyclic sulfones having lower melting points, mixtures thereof, and also mixtures of asymmetric sulfones with other solvents such as carbonates, glymes, siloxanes, etc. as aprotic solvents for lithium-sulfur battery electrolytes. However, the melting points of the proposed sulfones are not low enough to produce electrolytes with the desired low temperature properties. In addition, the proposed sulfones are expensive, which limits the possibility of their large-scale use.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В настоящем изобретении в качестве электролитов для литий-серных аккумуляторов предложено использовать растворы электролитных (преимущественно литиевых) солей в эвтектических и близких к эвтектическим смесях апротонных растворителей, преимущественно сульфонов с молекулярной массой от 94 до 150.In the present invention, it is proposed to use solutions of electrolyte (mainly lithium) salts in eutectic and close to eutectic mixtures of aprotic solvents, mainly sulfones with a molecular weight of 94 to 150, as electrolytes for lithium-sulfur batteries.
Применение эвтектических смесей растворителей существенно улучшает низкотемпературные свойства электролитов, что позволяет значительно понизить нижний температурный предел работоспособности литий-серных батарей, улучшить их низкотемпературные емкостные и мощностные характеристики, а также увеличить длительность циклирования при низких температурах. The use of eutectic solvent mixtures significantly improves the low-temperature properties of electrolytes, which can significantly lower the lower temperature limit of the performance of lithium-sulfur batteries, improve their low-temperature capacitive and power characteristics, and also increase the duration of cycling at low temperatures.
На чертеже изображена диаграмма состояния системы сульфолан-метилпропилсульфон.The drawing shows a state diagram of the sulfolane-methylpropylsulfone system.
Примеры осуществления изобретенияExamples of carrying out the invention
Пример 1Example 1
Были синтезированы и изучены физико-химические свойства ряда низкомолекуляных сульфонов. Полученные данные сведены в таблицу.The physicochemical properties of a number of low molecular weight sulfones were synthesized and studied. The data obtained are summarized in a table.
Пример 2Example 2
Приготовлена смесь 0,8 мл метилпропилсульфона (tпл=32,5°С) и 0,2 мл сульфолана (tпл=28,4°С) и определена температура плавления этой смеси. Она составила +21°С.A mixture of 0.8 ml of methylpropylsulfone ( mp = 32.5 ° C) and 0.2 ml of sulfolane ( mp = 28.4 ° C) was prepared and the melting point of this mixture was determined. She was + 21 ° C.
Пример 3Example 3
Приготовлена смесь 0,6 мл метилпропилсульфона (tпл=32,5°С) и 0,4 мл сульфолана (tпл=28,4°С) и определена температура плавления этой смеси. Она составила +6°С.A mixture of 0.6 ml of methylpropylsulfone ( mp = 32.5 ° C) and 0.4 ml of sulfolane ( mp = 28.4 ° C) was prepared and the melting point of this mixture was determined. She was + 6 ° C.
Пример 4Example 4
Приготовлена смесь 0,4 мл метилпропилсульфона (tпл=32,5°С) и 0,6 мл сульфолана (tпл=28,4°С) и определена температура плавления этой смеси. Она составила - 8,5°С.A mixture of 0.4 ml of methylpropylsulfone (t PL = 32.5 ° C) and 0.6 ml of sulfolane (t PL = 28.4 ° C) was prepared and the melting point of this mixture was determined. It amounted to 8.5 ° C.
Пример 5Example 5
Приготовлена смесь 0,2 мл метилпропилсульфона (tпл=32,5°С) и 0,8 мл сульфолана (tпл=28,4°С) и определена температура плавления этой смеси. Она составила +0,5°С.A mixture of 0.2 ml of methylpropylsulfone ( mp = 32.5 ° C) and 0.8 ml of sulfolane ( mp = 28.4 ° C) was prepared and the melting point of this mixture was determined. She was + 0.5 ° C.
По температурам плавления чистых сульфонов и их смесей была построена диаграмма состояния системы сульфолан - метилпропилсульфон, которая представлена на чертеже. Экстраполяцией ветвей температурных зависимостей найден состав эвтектики и температура ее плавления. Из полученных данных следует, что температура плавления эвтектической смеси примерно на 45°С ниже температур плавления исходных сульфонов.Based on the melting points of pure sulfones and their mixtures, a state diagram of the sulfolane-methylpropylsulfone system was constructed, which is shown in the drawing. By extrapolating the branches of the temperature dependences, the composition of the eutectic and its melting temperature were found. From the data obtained it follows that the melting temperature of the eutectic mixture is approximately 45 ° C lower than the melting temperatures of the initial sulfones.
Пример 6Example 6
Был изготовлен литий-серный аккумулятор с анодом, изготовленным из металлической литиевой фольги, сепаратора Celgard и серного катода, содержавшего в качестве деполяризатора элементарную серу (70% вес.), углеродную токопроводящую добавку (Ketjenblack EC-600JD, -10% вес.) и связующее (полиэтиленоксид с молекулярной массой 4000000 - 20% вес.). Удельная поверхностная емкость катода составляла 2 мА·час/см2. Собранный аккумулятор был заправлен элктролитом, представляющим собой 1 М раствор LiClO4 в сульфолане. Аккумулятор цитировался с плотностью зарядного и разрядного тока 0,3 мА/см2 при температуре 25°С. Емкость, отданная аккумулятором на 1 цикле составила 1,45 мА·ч/см2. Степень использования серы - 72,5%.A lithium-sulfur battery with an anode made of lithium metal foil, a Celgard separator and a sulfur cathode containing elemental sulfur (70% by weight), carbon conductive additive (Ketjenblack EC-600JD, -10% by weight) and a binder (polyethylene oxide with a molecular weight of 4,000,000 - 20% by weight.). The specific surface capacitance of the cathode was 2 mA · h / cm 2 . The collected battery was charged with electrolyte, which is a 1 M solution of LiClO 4 in sulfolane. The battery was quoted with a charge and discharge current density of 0.3 mA / cm 2 at a temperature of 25 ° C. The capacity given by the battery for 1 cycle was 1.45 mA · h / cm 2 . The degree of sulfur use is 72.5%.
Пример 7Example 7
Был собран литий-серный аккумулятор таким же образом, как и в примере 6. Аккумулятор был поставлен на цитирование с плотностью зарядного и разрядного тока 0,3 мА/см2 при температуре 0°С. Емкость, отданная аккумулятором на 1 цикле составила 0,42 мА·ч/см2. Степень использования серы - 21%.A lithium-sulfur battery was assembled in the same manner as in Example 6. The battery was cited with a charge and discharge current density of 0.3 mA / cm 2 at a temperature of 0 ° C. The capacity given by the battery for 1 cycle was 0.42 mA · h / cm 2 . The sulfur utilization is 21%.
Пример 8Example 8
Был собран литий-серный аккумулятор таким же образом, как и в примере 7. Аккумулятор был поставлен на цитирование с плотностью зарядного и разрядного тока 0,3 мА/см2 при температуре 10°С. Емкость, отданная аккумулятором на 1 цикле составила 0,02 мА·ч/см2. Степень использования серы - 1%.A lithium-sulfur battery was assembled in the same manner as in Example 7. The battery was cited with a charge and discharge current density of 0.3 mA / cm 2 at a temperature of 10 ° C. The capacity given by the battery for 1 cycle was 0.02 mA · h / cm 2 . The degree of use of sulfur is 1%.
Пример 9Example 9
Был собран литий-серный аккумулятор таким же образом, как и в примере 7, но в качестве электролита был использован 1 М раствор перхлората лития в эвтектической смеси сульфолан (2 Моля) и этилбутилсульфон (1 Моль).A lithium-sulfur battery was assembled in the same manner as in Example 7, but a 1 M solution of lithium perchlorate in an eutectic mixture of sulfolane (2 mol) and ethyl butyl sulfone (1 mol) was used as an electrolyte.
Аккумулятор был поставлен на цитирование с плотностью зарядного и разрядного тока 0,3 мА/см2 при температуре 25°С. Емкость, отданная аккумулятором на 1 цикле составила 1,53 мА·ч/см2. Степень использования серы - 76,5%.The battery was cited with a charge and discharge current density of 0.3 mA / cm 2 at a temperature of 25 ° C. The capacity given by the battery for 1 cycle was 1.53 mA · h / cm 2 . The degree of sulfur use is 76.5%.
Пример 10Example 10
Был собран литий-серный аккумулятор таким же образом, как и в примере 7, но в качестве электролита был использован 1 М раствор перхлората лития в эвтектической смеси сульфолан (2 Моля) и этилбутилсульфон (1 Моль). Аккумулятор был поставлен на циклирование с плотностью зарядного и разрядного тока 0,3 мА/см2 при температуре 0°С. Емкость, отданная аккумулятором на 1 цикле составила 1,01 мА·ч/см2. Степень использования серы - 50,5%.A lithium-sulfur battery was assembled in the same manner as in Example 7, but a 1 M solution of lithium perchlorate in an eutectic mixture of sulfolane (2 mol) and ethyl butyl sulfone (1 mol) was used as an electrolyte. The battery was cycled with a charge and discharge current density of 0.3 mA / cm 2 at a temperature of 0 ° C. The capacity given by the battery for 1 cycle was 1.01 mA · h / cm 2 . The degree of use of sulfur is 50.5%.
Пример 11Example 11
Был собран литий-серный аккумулятор таким же образом, как и в примере 6, но в качестве электролита был использован 1 М раствор перхлората лития в 2,4-диметилсульфолане. Аккумулятор был поставлен на циклирование с плотностью зарядного и разрядного тока 0,3 мА/см2 при температуре 10°С. Емкость, отданная аккумулятором на 1 цикле составила 0,13 мА·ч/см2. Степень использования серы - 6,5%.A lithium sulfur battery was assembled in the same manner as in Example 6, but a 1 M solution of lithium perchlorate in 2,4-dimethyl sulfolane was used as the electrolyte. The battery was cycled with a charge and discharge current density of 0.3 mA / cm 2 at a temperature of 10 ° C. The capacity given by the battery for 1 cycle was 0.13 mA · h / cm 2 . The degree of use of sulfur is 6.5%.
Представленные примеры демонстрируют преимущества аккумуляторов с электролитом в виде растворов электролитных солей в эвтектических смесях сульфонов. При низких температурах (0°С-10°С) отдаваемая емкость и степень использования серы была выше у этих батарей в 2,5 и в 6 раз соответственно.The presented examples demonstrate the advantages of batteries with electrolyte in the form of solutions of electrolyte salts in eutectic mixtures of sulfones. At low temperatures (0 ° С-10 ° С), the given capacity and degree of sulfur utilization were higher for these batteries by 2.5 and 6 times, respectively.
Литературные источникиLiterary sources
1. Бикбаева Г.Г., Гаврилова А.А., Колосницын B.C. Разрядные характеристики литиевых элементов с твердым серным катодом в системе сульфолан-перхлорат лития. // Электрохимия. - 1993. - Т.29, №6. - С.716-720.1. Bikbaeva G.G., Gavrilova A.A., Kolosnitsyn B.C. Discharge characteristics of lithium cells with a solid sulfur cathode in the lithium sulfolane-perchlorate system. // Electrochemistry. - 1993. - T.29, No. 6. - S.716-720.
2. Колосницын B.C., Карасева Е.В., Аминева Н.А., Батыршина Г.А. Цитирование источников тока Li/S. // Электрохимия. - 2002. - Т.38, №3. - С.368-371.2. Kolosnitsyn B.C., Karaseva E.V., Amineva N.A., Batyrshina G.A. Quoting Li / S current sources. // Electrochemistry. - 2002. - T.38, No. 3. - S.368-371.
3. Колосницын В.С. Карасева Е.В. Li-S аккумуляторы: проблемы и перспективы. Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах. Материалы VII Международной конференции. 24-28 июня. Саратов. - 2002 г., с.903. Kolosnitsyn V.S. Karaseva E.V. Li-S batteries: problems and prospects. Fundamental problems of energy conversion in lithium electrochemical systems. Materials of the VII International Conference. June 24-28. Saratov. - 2002, p.90
4. Колосницын B.C., Карасева Е.В., Seung D.Y., Cho M.D. Влияние состава электролитной системы на эффективность циклирования Li-S аккумуляторов. Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах. Материалы VII Международной конференции. 24-28 июня. Саратов - 2002 г., с.91-93.4. Kolosnitsyn B.C., Karaseva E.V., Seung D.Y., Cho M.D. The effect of the composition of the electrolyte system on the cycling efficiency of Li-S batteries. Fundamental problems of energy conversion in lithium electrochemical systems. Materials of the VII International Conference. June 24-28. Saratov - 2002, p. 91-93.
Claims (6)
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004135236/09A RU2321104C2 (en) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | Electrolyte for lithium-sulfur batteries and lithium-sulfur batteries using this electrolyte |
GB0504290A GB2420907B (en) | 2004-12-02 | 2005-03-02 | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same |
ES05818427T ES2397522T3 (en) | 2004-12-02 | 2005-11-29 | Electrolyte for lithium-sulfur batteries and lithium-sulfur batteries that use it |
PL05818427T PL1815546T3 (en) | 2004-12-02 | 2005-11-29 | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same |
JP2007543904A JP5466364B2 (en) | 2004-12-02 | 2005-11-29 | Lithium / sulfur battery electrolyte and lithium / sulfur battery using the same |
KR1020077012221A KR101108945B1 (en) | 2004-12-02 | 2005-11-29 | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same |
CN2005800411012A CN101084595B (en) | 2004-12-02 | 2005-11-29 | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same |
EP05818427A EP1815546B1 (en) | 2004-12-02 | 2005-11-29 | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same |
PCT/GB2005/004572 WO2006059085A1 (en) | 2004-12-02 | 2005-11-29 | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same |
US11/290,825 US8679684B2 (en) | 2004-12-02 | 2005-12-01 | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same |
JP2013174859A JP2014017256A (en) | 2004-12-02 | 2013-08-26 | Electrolyte for lithium sulfur battery and lithium sulfur battery using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004135236/09A RU2321104C2 (en) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | Electrolyte for lithium-sulfur batteries and lithium-sulfur batteries using this electrolyte |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004135236A RU2004135236A (en) | 2006-05-10 |
RU2321104C2 true RU2321104C2 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=34432630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004135236/09A RU2321104C2 (en) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | Electrolyte for lithium-sulfur batteries and lithium-sulfur batteries using this electrolyte |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101084595B (en) |
ES (1) | ES2397522T3 (en) |
GB (1) | GB2420907B (en) |
RU (1) | RU2321104C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649895C2 (en) * | 2013-03-25 | 2018-04-05 | Оксис Энерджи Лимитед | Method of charging lithium-sulphur cell |
RU2649893C2 (en) * | 2013-03-25 | 2018-04-05 | Оксис Энерджи Лимитед | Method of charging the lithium-sulphur cell |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0615870D0 (en) * | 2006-08-10 | 2006-09-20 | Oxis Energy Ltd | An electrolyte for batteries with a metal lithium electrode |
HUE052859T2 (en) * | 2011-04-11 | 2021-05-28 | Mu Ionic Solutions Corp | Nonaqueous electrolyte solution, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
CN104205480B (en) * | 2012-04-02 | 2017-06-16 | 住友精化株式会社 | Lithium-air battery electrolyte and lithium-air battery |
US10243237B2 (en) | 2012-04-13 | 2019-03-26 | Arkema Inc. | Battery based on organosulfur species |
SG11201406445WA (en) | 2012-04-13 | 2014-11-27 | Arkema Inc | Battery based on organosulfur species |
JP6939307B2 (en) * | 2017-09-19 | 2021-09-22 | トヨタ自動車株式会社 | Method for manufacturing water-based lithium-ion secondary battery, negative electrode active material composite, and method for manufacturing water-based lithium-ion secondary battery |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1502378A (en) * | 1976-08-12 | 1978-03-01 | Nat Res Dev | High temperature secondary batteries |
ZA771433B (en) * | 1977-03-09 | 1978-10-25 | South African Inventions | Cathode and cell incorporating such a cathode |
FR2576712B1 (en) * | 1985-01-30 | 1988-07-08 | Accumulateurs Fixes | NON-AQUEOUS ELECTROCHEMICAL ELECTROCHEMICAL GENERATOR |
KR100467456B1 (en) * | 2002-09-10 | 2005-01-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electrolyte for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising same |
US7115333B2 (en) * | 2003-02-07 | 2006-10-03 | Gas Technology Institute | High temperature composite proton exchange membranes |
-
2004
- 2004-12-02 RU RU2004135236/09A patent/RU2321104C2/en active
-
2005
- 2005-03-02 GB GB0504290A patent/GB2420907B/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-11-29 CN CN2005800411012A patent/CN101084595B/en active Active
- 2005-11-29 ES ES05818427T patent/ES2397522T3/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649895C2 (en) * | 2013-03-25 | 2018-04-05 | Оксис Энерджи Лимитед | Method of charging lithium-sulphur cell |
RU2649893C2 (en) * | 2013-03-25 | 2018-04-05 | Оксис Энерджи Лимитед | Method of charging the lithium-sulphur cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2397522T3 (en) | 2013-03-07 |
GB0504290D0 (en) | 2005-04-06 |
GB2420907A (en) | 2006-06-07 |
RU2004135236A (en) | 2006-05-10 |
CN101084595B (en) | 2012-11-28 |
GB2420907B (en) | 2006-09-13 |
CN101084595A (en) | 2007-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5318420B2 (en) | Current generator having sulfone electrolyte | |
KR100467453B1 (en) | Electrolyte for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries comprising the same | |
US8679684B2 (en) | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same | |
EP1815546B1 (en) | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium-sulphur batteries using the same | |
CN103641751B (en) | An alkali metal salt of binary or the fluorine-containing sulfimide of ternary and ionic liquid and application thereof | |
CN105428719A (en) | High-voltage wide-temperature lithium ion battery electrolyte, preparation method therefor and applications | |
JP2008522376A5 (en) | ||
KR101558669B1 (en) | A cathode for lithium sulfur battery and a method for preparing thereof | |
KR100371403B1 (en) | New electrolytes and lithium ion battery using the same | |
CN108352572B (en) | Additive for nonaqueous electrolyte solution, and electricity storage device | |
GB2420907A (en) | Electrolyte for lithium-sulphur batteries and lithium sulphur batteries using the same | |
US20230327205A1 (en) | Isatin derivative redoxamer for electrochemical device | |
JP5953146B2 (en) | Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device | |
JP3730855B2 (en) | Electrolytes for electrochemical devices, electrolytes or solid electrolytes thereof, and batteries | |
JP2002008721A (en) | Nonaqueous electrolyte and lithium secondary battery | |
JP4076738B2 (en) | Lithium battery and electrolyte for lithium ion battery, electrolyte solution or solid electrolyte thereof, and lithium battery or lithium ion battery | |
JP4104294B2 (en) | Electrolytes for electrochemical devices, electrolytes or solid electrolytes thereof, and batteries | |
JP4190207B2 (en) | Electrolytes for electrochemical devices, electrolytes or solid electrolytes thereof, and batteries | |
JP3974012B2 (en) | Electrolytes for electrochemical devices, electrolytes or solid electrolytes thereof, and batteries | |
JP3730860B2 (en) | Electrolytes for electrochemical devices, electrolytes or solid electrolytes thereof, and batteries | |
JP4076748B2 (en) | Lithium battery and electrolyte for lithium ion battery, electrolyte solution or solid electrolyte thereof, and lithium battery or lithium ion battery | |
JP4076727B2 (en) | Lithium battery and electrolyte for lithium ion battery, electrolyte solution or solid electrolyte thereof, and lithium battery or lithium ion battery | |
CN115472914B (en) | Electrolyte of lithium-sulfur battery with high sulfur surface loading and lithium-sulfur battery with high sulfur surface loading | |
JP4104292B2 (en) | Electrolytes for electrochemical devices, electrolytes or solid electrolytes thereof, and batteries | |
JP4104289B2 (en) | Electrolyte for electrochemical device, electrolyte or solid electrolyte thereof, and battery |