一种含虾青素的锂-空气电池电解质

本发明涉及锂-空气电池领域，具体涉及的是一种含虾青素的锂-空气电池电解质。

背景技术：

1、锂-空气电池在众多新型能源技术领域表现出卓越的理论能量密度，在未来长续航电动汽车的实用化上有很大的应用潜力。但是目前的研究发现锂-空气电池在循环过程中存在较多副反应，导致其表现出较差的电化学性能，距离满足实际应用还有很多科学问题需要克服。为了减少锂-空气电池中副反应的发生，需要抑制高活性的单线态氧生成。

2、单线态氧主要源于锂-空气电池在放电过程中生成的副产物碳酸锂。碳酸锂在充电过程中分解会不可避免地生成二氧化碳和单线态氧，高活性的单线态氧会攻击电池体系，导致氧化还原介质失活、电解液分解以及锂负极腐蚀，使得电池的可逆性降低，电化学性能较差。因此，设计一种功能性电解质去有效地捕获单线态氧并对其进行猝灭，减少单线态氧关联的副反应发生，可有效提升电池可逆性，降低反应过电势，为锂-空气电池奠定研究和应用基础。

3、虾青素是广泛存在于生物体内的一种抗氧化剂，在生物质体内起着多种强大的作用，比如抗感染、促进免疫功能、增强代谢能力等。单线态氧在生物体内具有细胞毒性，与细胞中多种生物大分子发生作用，通过与分子结合造成细胞膜系统的损伤。而虾青素独特的分子结构使其具备较强的猝灭单线态氧的能力，所以借鉴自然界中生物体内活性氧清除系统的工作机制，将虾青素作为电解质添加剂有望对电池系统中产生的单线态氧进行有效捕获以及猝灭，减少锂-空气电池内部副反应，进一步提升锂-空气电池的电化学性能。

技术实现思路

1、本发明提供了一种含虾青素的锂空气电池电解质，在应用于锂-空气电池中时，本发明所制备的电解质采用虾青素作为添加剂，虾青素独特的分子结构具有活泼的电子效应，可以高效猝灭锂-空气电池在循环过程中产生的副产物分解生成的单线态氧，降低氧化还原反应的过电势，极大地提升了锂-空气电池的电化学性能。

2、本发明首先提供了虾青素在作为锂-空气电池电解质添加剂中的应用。

3、本发明的另一个目的是提供虾青素在制备锂-空气电池电解质中的应用。

4、本发明第三个目的是提供一种电池电解质，包括锂盐、溶剂和添加剂。

5、上述的电池电解质由溶剂、锂盐、添加剂组成。

6、上述的电池电解质中，所述锂盐为lin(so2cf3)2、licf3so3、liclo4和lic(so2cf3)3中的至少一种；

7、所述溶剂为二甲基亚砜、环丁砜、四乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚、四氢呋喃或1，3-二氧戊环中的至少一种；

8、所述添加剂为虾青素。

9、上述的电池电解质中，所述锂盐浓度为0.001～5mol/l；具体可为0.05～3mol/l；更具体可为1mol/l；

10、所述添加剂的浓度为0.001～5mol/l；具体可为0.001～0.5mol/l；更具体可为0.05～0.1mol/l。

11、本发明还提供了上述电池电解质的制备方法，包括如下步骤：

12、将所述锂盐溶解到所述溶剂中，然后加入所述添加剂，在水氧含量均低于0.01ppm的氩气手套箱中充分搅拌均匀，在手套箱中静置3～4天，即得所述电池电解质。

13、上述电池电解质在制备锂-空气电池中的应用也属于本发明的保护范围。

14、本发明进一步提供了一种锂-空气电池，其电解质为上述电池电解质。

15、所述锂-空气电池的正极活性电极材料为氮掺杂石墨烯、多壁碳纳米管、科琴黑、super p、卡博碳、二氧化钌和镍/氧化镍中的至少一种。

16、本发明的有益效果如下：

17、本发明提供的一种含虾青素的锂-空气电池电解质的制备方法简单易行，得益于虾青素添加剂独特的生物功效，模仿自然界生物体内的活性氧清除系统功能，虾青素的添加调控了电池的反应路径，自由有效地将反应路径中生成的有害单线态氧进行捕获和猝灭，减少了空气电池在循环过程中的副反应，保护电解质组分，极大地改善了锂-空气电池的电化学性能，比如增大放电比容量，降低反应过电势，提升了电池的循环可逆性。

技术特征：

1.虾青素在作为锂-空气电池电解质添加剂中的应用；和/或

2.一种锂-空气电池电解质，包括溶剂、锂盐、添加剂。

3.如权利要求2所述的锂-空气电池电解质，其特征在于：所述电解质由溶剂、锂盐和添加剂组成。

4.如权利要求2和3所述的锂-空气电池电解质，其特征在于：所述锂盐为lin(so2cf3)2、licf3so3、libf4、liclo4和lic(so2cf3)3中的至少一种；

5.如权利要求2-4中任一项所述的锂-空气电池电解质，其特征在于：锂盐浓度为0.001～5mol/l，具体可为1mol/l。

6.如权利要求2-5中任一项所述的锂-空气电池电解质制备方法，包括以下步骤：

7.权利要求2-5中任一项所述的电池电解质在制备锂-空气电池中的应用。

8.一种锂-空气电池，其电解质采用如权利要求2-6任意一项所述的锂-空气电池电解质。

9.根据权利要求7所述的应用或权利要求8所述的锂-空气电池，其特征在于：所述锂-空气电池的正极活性电极材料为氮掺杂石墨烯、多壁碳纳米管、科琴黑、super p、卡博碳、二氧化钌和镍/氧化镍中的至少一种。

技术总结
本发明公开了一种含虾青素的锂空气电池电解质，属于锂‑空气电池领域。本发明所制备的电解质采用虾青素作为添加剂，虾青素独特的分子结构具有活泼的电子效应，可以高效猝灭锂‑空气电池在循环过程中产生的副产物分解生成的单线态氧，降低氧化还原反应的过电势，促进放电产物过氧化锂的生长，极大地提升了锂‑空气电池的电化学性能。

技术研发人员：陈人杰,张凤玲,赖静宁,胡正强,李丽,吴锋
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15