專利名稱：鋰硫電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰硫電池，尤其涉及一種固態(tài)鋰硫電池。
背景技術(shù)：
隨著儲(chǔ)能以及手持器械對(duì)電池需求的增加，大規(guī)模的電池生產(chǎn)在世界范圍內(nèi)也日益增多。從電池體系免費(fèi)維護(hù)且具有高能量密度兩方面考慮，鋰離子二次電池非常具有吸引力。可再充電的鋰硫電池的理論容量高達(dá)leTSmAhg—1，幾乎高出目前商業(yè)正極為L(zhǎng)iFePO4的鋰離子二次電池一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)作為正極活性材料的硫不僅成本低、無毒而且含量豐富。但是，鋰硫電池存在一些問題阻礙了其發(fā)展，如硫的電導(dǎo)率較低，在充放電過程中產(chǎn)生的多硫化鋰中間產(chǎn)物易溶于有機(jī)電解質(zhì)從而使得正極活性材料的流失，沉積在負(fù)極表面的多硫化物可加劇負(fù)極的腐蝕從而使負(fù)極內(nèi)部阻抗增加，最終導(dǎo)致電池容量的不可逆衰減。 這些問題部分可以歸因于電池所采用的傳統(tǒng)的液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)，除此之外，液態(tài)電解質(zhì)還存在一些其他缺點(diǎn)，如將電池規(guī)格做大時(shí)液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)會(huì)揮發(fā)，易燃，缺乏機(jī)械強(qiáng)度，存在安全隱患等問題，此外，采用液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)需要特殊的包裝以防止泄漏。為了避免液態(tài)電解質(zhì)這些問題，近幾年許多研究開始關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用。固態(tài)電解質(zhì)具有代替液態(tài)電解質(zhì)的潛質(zhì)，因此提高下一代高性能電池的安全以及循環(huán)性能。然而，固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)雖然得到普遍認(rèn)同，但是，較低的離子電導(dǎo)率以及化學(xué)、電化學(xué)性能不穩(wěn)定還是阻礙了固態(tài)電解質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用。幾十年里，許多研究集中在尋找合適的固態(tài)電解質(zhì)新材料來克服這些問題。晶體材料研究地比較深入，它們的離子電導(dǎo)率很低，數(shù)量級(jí)只有10_3S/cm。聚合物電解質(zhì)是另一種固態(tài)電解質(zhì)體系，這種電解質(zhì)一般是由鋰鹽和大分子量的聚合物組成，如聚乙烯氧化物，室溫下它的導(dǎo)電率很低，數(shù)量級(jí)只有10_5S/Cm。這些固體材料的導(dǎo)電率都低于目前商用鋰離子電池體系中的液態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電率?，F(xiàn)有技術(shù)實(shí)有必要進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種高能量密度和循環(huán)壽命的固態(tài)鋰硫電池，鋰硫電池采用具有高離子電導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)。本發(fā)明提供了一種鋰硫電池，包括正極，負(fù)極和電解質(zhì)，所述正極包括集流體和參與電化學(xué)反應(yīng)的正極活性材料，所述正極活性材料含有硫基材料；所述負(fù)極包括負(fù)極集流體和選自金屬鋰，鋰合金，鋰碳或硅基材料的負(fù)極活性材料；選擇的所述硫基材料和所述硅基材料均不含鋰時(shí)，對(duì)所述正極或/和所述負(fù)極預(yù)嵌鋰處理；所述電解質(zhì)為固態(tài)電解質(zhì)，設(shè)置于所述正極與負(fù)極之間，含有鋰超離子導(dǎo)體材料。優(yōu)選的，所述硫基材料選自元素硫，Li2Sn,有機(jī)硫化物和碳硫聚合物(C2Sv) m中的至少一種，其中，η彡1,2. 5彡V彡50，m彡2。優(yōu)選的,所述硫基材料含有ABxCyDz,其中A選自聚批咯,聚丙烯腈,聚丙烯腈共聚物中的至少一種；B選自單質(zhì)硫；C選自碳基材料；D選自金屬氧化物；其中，I < X < 20,0 ^ y < 1,0 ^ z < I。優(yōu)選的，y= 0,0<z<lo優(yōu)選的，0< y < 1，0 < z < I。優(yōu)選的，所述聚丙烯腈共聚物選自聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物，聚丙烯腈-聚吡咯共聚物中的至少一種。優(yōu)選的，所述碳基材料選自科琴碳黑，乙炔黑，活性炭，單壁碳納米管，多壁碳納米管及石墨烯中的至少一種。優(yōu)選的，所述金屬氧化物選自MgaNibO, MgO, NiO, V2O5, CuO, MgcCudO, La2O3, Zr2O3, Ce2O3 以及 Mn2Of 中的至少一種，其中，0 < a < 1，0 < b < 1，a+b = I ;0 < c < 1，0 < d< I, c+d = I ；f的取值為2或3或4或7。優(yōu)選的，所述正極集流體選自銅箔，銅網(wǎng)，鋁箔，泡沫鎳，不銹鋼網(wǎng)中的一種。優(yōu)選的，所述娃基材料選自單質(zhì)娃，娃合金，金屬包覆的娃，金屬摻雜的娃中的至少一種。優(yōu)選的，所述鋰超離子導(dǎo)體選自鋰鑭鈦氧復(fù)合物，LISIC0N結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，NASIC0N結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，硫化結(jié)晶鋰超離子導(dǎo)體，石榴石結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，硫化物玻璃，氮磷酸鋰，硼氫化鋰，聚合物鋰超離子導(dǎo)體中的至少一種。優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)含有LihGeiPjSk,其中，8彡h彡12,0. 8 ^ i彡1. 2，1.6 彡 j 彡 2. 4，9. 6 彡 k 彡 14. 4。優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)含有LiltlGeP2S1215優(yōu)選的，所述鋰硫電池的構(gòu)造為圓筒形結(jié)構(gòu)或扣式結(jié)構(gòu)或板式結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的固態(tài)鋰硫電池，采用含有鋰超離子導(dǎo)體的固態(tài)電解質(zhì)，不僅克服了在充放電過程中正極產(chǎn)生的中間產(chǎn)物多硫化鋰的流失，提高了正極硫基材料的利用率，同時(shí)該固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電率，大大提高了鋰硫電池的能量密度和循環(huán)壽命，另夕卜，采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰硫電池在包裝上工藝也較采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明中鋰硫電池的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.鋰硫電池6.電解質(zhì)12.負(fù)極集流體2.正極8.正極活性材料14.負(fù)極活性材料4.負(fù)極10.正極集流體
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有能量密度高和循環(huán)壽命長(zhǎng)的鋰硫電池I。鋰硫電池I包括正極2、負(fù)極4以及設(shè)置于正極2、負(fù)極4之間的電解質(zhì)6。正極2包括正極集流體10和正極活性材料8。正極活性材料8含有硫基材料，硫基材料占正極活性材料8總重量的70-90 %。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，正極活性材料8中的硫基材料的重量比重為80%。 硫基材料選自元素硫，Li2Sn，有機(jī)硫化物和碳硫聚合物(C2Sv)m中的至少一種，其中，1,2. 5^v^50,m^2o 優(yōu)選的，硫基材料含有ABxCyDz，A選自聚吡咯(Ppy)，聚丙烯腈(PAN)，聚丙烯腈共聚物中的至少一種；B選自單質(zhì)硫(S) ;C選自碳基材料；D選自金屬氧化物；其中，l^x^20,0^y<l,0^z<lo聚丙烯腈共聚物選自PAN-甲基丙烯酸甲酯共聚物，PAN-Ppy中的至少一種。Ppy是一種導(dǎo)電性優(yōu)良的聚合物，被廣泛應(yīng)用在電極表面修飾以及電極材料中；PAN在2000C _300°C下發(fā)生熱解反應(yīng)包含了氰基的環(huán)化、脫氫、共軛、交聯(lián)等過程，生成具有導(dǎo)電性能的共軛聚并吡咯，PAN的低溫?zé)峤庑阅転橹苽淞蚧牧咸峁┝肆己玫妮d體，而PAN-甲基丙烯酸甲酯共聚物因其結(jié)構(gòu)中具備PAN的結(jié)構(gòu)單元，PAN-Ppy更是結(jié)合了 PAN與Ppy的雙·重性質(zhì)因此均可作為硫基材料的載體。同時(shí)，A在硫基材料中的質(zhì)量含量不超過20%。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，A選自PAN。碳基材料選自科琴碳黑(KB)，乙炔黑(AB)，活性炭(AC)，單壁碳納米管，多壁碳納米管，石墨烯中的至少一種。碳基材料一般特點(diǎn)是比表面很大，具有較強(qiáng)的吸附功能，同時(shí)還有著優(yōu)良的導(dǎo)電性，適合作為導(dǎo)電添加材料。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，C選自KB，KB的顆粒尺寸約為30nm，比表面積卻達(dá)到了 1400m2/g，同時(shí)具有超強(qiáng)的吸附能力，它不僅可以提高材料的導(dǎo)電性，而且在制備復(fù)合材料的過程中，因其較大的比表面積和強(qiáng)的吸附能力，能有效的抑制材料的聚集成團(tuán)現(xiàn)象，使硫基材料的顆粒尺寸更小以及分布更均勻，減少了鋰離子的擴(kuò)散路徑，提高了材料的離子導(dǎo)電性。另外，KB的價(jià)格也相對(duì)便宜，含有KB的硫基材料的成本也較低，具有實(shí)用性。金屬氧化物選自MgaNibO, MgO，NiO, V2O5, CuO，MgcCudO, La2O3, Zr2O3, Ce2O3 以及 Mn2Of中的至少一種，其中，O < a < I, O < b < I, a+b = I ；0 < c < I, O < d < I, c+d = I ;f 的取值為2或3或4或7。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，D選自Mga 6Ni0.40，Mg0.6Ni0.40可以進(jìn)一步提高硫基材料的導(dǎo)電性，使鋰硫電池的循環(huán)性能得到提高。一種正極活性材料8，含有ABxCyDz的硫基材料，A選自聚吡咯(Ppy)，聚丙烯腈(PAN)，聚丙烯腈共聚物中的至少一種；B選自單質(zhì)硫(S);(選自碳基材料；D選自金屬氧化物；其中，I 彡 X 彡 20，y = 0，0 < z < I。一種正極活性材料8，含有ABxCyDz的硫基材料，A選自聚吡咯(Ppy)，聚丙烯腈(PAN)，聚丙烯腈共聚物中的至少一種；B選自單質(zhì)硫(S) ;C選自碳基材料；D選自金屬氧化物；其中，I 彡 X 彡 20,0 < y < 1，0 < z < I。雖然單質(zhì)硫有著可觀的理論比容量，但是室溫下單質(zhì)硫?yàn)殡娮雍碗x子的絕緣體，硫含量100%的單質(zhì)硫正極組成的鋰硫電池在室溫下是不可能進(jìn)行充放電。因此，正極活性材料8還包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。導(dǎo)電劑用以加速電子的傳遞，同時(shí)有效的提高鋰離子在正極活性材料8中的遷移速率。具體的，導(dǎo)電劑選自導(dǎo)電聚合物、活性炭、石墨烯、碳黑、碳纖維、金屬纖維、金屬粉末、以及金屬薄片中的一種或多種。導(dǎo)電劑在正極活性材料8中的重量比重范圍為5-15%。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，導(dǎo)電劑包含乙炔黑(AB)。粘結(jié)劑選自聚乙烯氧化物，聚丙烯氧化物，聚丙烯腈，聚酰亞胺，聚酯，聚醚，氟化聚合物，聚二乙烯基聚乙二醇，聚乙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二甲基丙烯酸中的一種，或上述聚合物的混合物及衍生物。粘結(jié)劑在正極活性材料8中的重量比重范圍為5-15%。在較優(yōu)的實(shí)施方式中，粘結(jié)劑包含聚四氟乙烯(PTFE)。 正極集流體10選自但不僅限于銅箔，銅網(wǎng)，鋁箔，泡沫鎳或不銹鋼網(wǎng)中的一種。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，正極集流體10為泡沫鎳。負(fù)極4包括負(fù)極集流體12和選自金屬鋰，鋰合金，鋰碳或硅基材料的負(fù)極活性材料14。負(fù)極集流體12選自但不僅限于銅箔，銅網(wǎng)，鋁箔，泡沫鎳或不銹鋼網(wǎng)中的一種，當(dāng)負(fù)極活性材料14為金屬鋰時(shí)，金屬鋰本身也可以用作負(fù)極集流體12。鋰合金包括鋰-鋁合 金，鋰-鎂合金或者鋰-錫合金；鋰碳中的碳基材料的選材不受限制，包括結(jié)晶碳，無定形碳，或其混合物。娃基材料選自單質(zhì)娃,娃合金,金屬包覆的娃,金屬摻雜的娃中的至少一種。娃合金包括娃-碳合金，娃-鋰合金和娃-猛合金。為了提高材料娃的電導(dǎo)率，一般在娃的表面包覆或在硅中摻雜金屬，金屬選自但不僅限于具有良好電子傳導(dǎo)能力的銅，錫，銀等，在具體的實(shí)施方式中，金屬包覆的硅為納米銀包覆的具有三維多孔結(jié)構(gòu)的硅。為了保證在充放電過程中，鋰硫電池I的正極2與負(fù)極4之間存在脫出-嵌入的鋰離子，選擇的硫基材料和硅基材料同時(shí)不含鋰時(shí)，對(duì)正極2和/或負(fù)極4預(yù)嵌鋰處理。具體的預(yù)嵌鋰方式不限，包括化學(xué)反應(yīng)嵌鋰或電化學(xué)反應(yīng)嵌鋰。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，為了避免金屬鋰作為負(fù)極4時(shí)，負(fù)極4表面因沉積不均而產(chǎn)生枝晶，通常會(huì)在負(fù)極4表面上形成一層保護(hù)膜，保護(hù)膜可以是在金屬鋰表面形成的鋰磷氧氮化合物界面膜，也可以是鋰合金形成的界面膜。因此，本發(fā)明范圍同樣包括在負(fù)極活性材料14表面形成保護(hù)膜的負(fù)極4。電解質(zhì)6為固態(tài)電解質(zhì)，設(shè)置于正極2與負(fù)極4之間，含有鋰超離子導(dǎo)體(LithiumSuperionic Conductor)。鋰超離子導(dǎo)體材料選自如下化合物中至少一種鋰鑭鈦氧復(fù)合物(LLTO)，具有NASIC0N結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，具有LISIC0N結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，硫化結(jié)晶鋰超離子導(dǎo)體(Thi0-LISICON)，石榴石(Garnet)結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，硫化物玻璃(Sulfide glass),氮磷酸鋰(LiPON),硼氫化鋰(LiBH4),聚合物鋰超離子導(dǎo)體。在具體的實(shí)施方式中，電解質(zhì)6含有硫化物玻璃的鋰超離子導(dǎo)體；優(yōu)選的，電解質(zhì)6含有LihGeiPfk,其中，8 ^ h ^ 12,0. 8彡i彡1. 2,1. 6彡j彡2. 4,9. 6彡k彡14. 4。更優(yōu)選的，電解質(zhì)6含有LiltlGeP2S1215室溫下，Li10GeP2S12的離子電導(dǎo)率要高出目前商用的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，同時(shí)化學(xué)、電化學(xué)性能穩(wěn)定，電化學(xué)窗口較寬，能夠在較大的溫度范圍內(nèi)工作，并且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，因此，含有鋰超離子導(dǎo)體LiltlGeP2S12的鋰硫電池I的能量密度和循環(huán)壽命都得到了提聞。在具體的實(shí)施方式中，鋰超離子導(dǎo)體LiltlGeP2S12的制備過程為將Li2S(純度>99.9% )，P2S5(純度> 99% )以及GeS2(純度> 99% )按照摩爾比5 I I在氬氣手套箱中稱重，置入不銹鋼罐中球磨混合30min，將混合后的試樣壓制成顆粒狀，密封入壓強(qiáng)為30Pa的不銹鋼容器，在反應(yīng)溫度55°C下加熱處理8h，再緩慢冷卻至室溫制得。鋰超離子導(dǎo)體具有較高的離子導(dǎo)電率，低的電子導(dǎo)電率以及低的活化能。鋰超離子導(dǎo)體用作鋰硫電池I的電解質(zhì)6，不僅可以避免采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰硫電池在充放電過程中正極產(chǎn)生的聚硫化鋰中間產(chǎn)物流失的問題，提高含有硫基材料的正極活性材料8的利用率，同時(shí)鋰硫電池I在包裝工藝上，也不會(huì)出現(xiàn)電解質(zhì)6泄漏的問題，使得固態(tài)鋰硫電池I具有可觀的產(chǎn)業(yè)化前景。鋰硫電池I的形態(tài)包括但不僅限于電池領(lǐng)域中的圓筒形結(jié)構(gòu)，同樣還包括扣式結(jié)構(gòu)或者板式結(jié)構(gòu)。鋰硫電池I的具體構(gòu)造與其具體用途有關(guān)。在具體的實(shí)施方式中，固態(tài)鋰硫電池I的正極活性材料8含有二元復(fù)合材料PAN/S的硫基材料，正極集流體10選自泡沫鎳，負(fù)極4為金屬鋰，電解質(zhì)6含有LiltlGeP2S12的鋰超離子導(dǎo)體。單質(zhì)硫具有很高的理論比容量，將單質(zhì)硫與PAN復(fù)合來提高正極活性材料8的電導(dǎo)率，同時(shí)，鋰硫電池I采用固態(tài)電解質(zhì)6，避免了充放電過程中中間產(chǎn)物的流失，提高了正極活性材料8的利用率。另外，電解質(zhì)6含有LiltlGeP2S12的鋰超離子導(dǎo)體，室溫下具有很高的離子電導(dǎo)率，同時(shí)在較寬的溫度范圍內(nèi)，化學(xué)、電化學(xué)性能都很穩(wěn)定，因此，本發(fā)明中的固態(tài)鋰硫電池I組合具有很高的能量密度以及長(zhǎng)的循環(huán)壽命，同時(shí)，在電池制備工藝上，因采用的是固態(tài)電解質(zhì)6，包裝上不需要特殊的防漏設(shè)置，使得鋰硫電池I朝著產(chǎn)業(yè)化的方 向又邁進(jìn)了一大步。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，固態(tài)鋰硫電池I的正極活性材料8含有三元復(fù)合材料PAN/S/KB的硫基材料，碳基導(dǎo)電材料KB可進(jìn)一步提高材料的電子導(dǎo)電率。同時(shí)，再與負(fù)極4金屬鋰、含有LiltlGeP2S12的鋰超離子導(dǎo)體的電解質(zhì)6組合，使鋰硫電池I的能量密度以及循環(huán)壽命進(jìn)一步得到提聞。在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，固態(tài)鋰硫電池I的正極活性材料8含有四元復(fù)合材料PAN/S/KB/Mg0.6Ni0.40的硫基材料，碳基導(dǎo)電材料KB以及金屬氧化物Mga6Nia4O使得正極活性材料8顆粒分布更均勻、尺寸更小，并且在離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率上進(jìn)一步得到改善；同時(shí)，再與負(fù)極4金屬鋰、含有LiltlGeP2S12的鋰超離子導(dǎo)體的電解質(zhì)6組合，使鋰硫電池I具有更優(yōu)的能量密度以及循環(huán)壽命。在具體制備電池的實(shí)施方式中，將硫基材料、導(dǎo)電劑AB、粘結(jié)劑PTFE按質(zhì)量比80 : 15 : 5混合，加入有機(jī)溶劑乙醇作為分散劑，制得正極漿料。通過常壓或低壓以及環(huán)境溫度或高溫下的蒸發(fā)作用，可以將正極漿料中的溶劑去除，溶劑去除的速度優(yōu)選為沿著漿料表面保持基本不變。將干燥后的正極活性材料8滾壓成厚度約為100 μ m的膜，裁剪為直徑約為Ilmm的圓片，再將其壓制在正極集流體泡沫鎳上，制得正極2。隨后將制得的正極2與負(fù)極4金屬鋰、含有鋰超離子導(dǎo)體的固態(tài)電解質(zhì)6 —起在充滿氬氣的手套箱中組裝成扣式結(jié)構(gòu)的鋰硫電池I。盡管上面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做了詳細(xì)的闡述和舉例，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，對(duì)上述實(shí)施例作出修改和/或變通或者采用類似的替代方案，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋰硫電池，包括正極，負(fù)極和電解質(zhì)，其特征在于所述正極包括正極集流體和參與電化學(xué)反應(yīng)的正極活性材料，所述正極活性材料含有硫基材料；所述負(fù)極包括負(fù)極集流體和選自金屬鋰，鋰合金，鋰碳或硅基材料的負(fù)極活性材料；選擇的所述硫基材料和所述硅基材料均不含鋰時(shí)，對(duì)所述正極或/和所述負(fù)極預(yù)嵌鋰處理；所述電解質(zhì)為固態(tài)電解質(zhì)，設(shè)置于所述正極與負(fù)極之間，含有鋰超離子導(dǎo)體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于所述硫基材料選自元素硫，Li2Sn，有機(jī)硫化物和碳硫聚合物(C2Sv)m中的至少一種,其中，η彡I, 2. 5 < V < 50, m彡2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于所述硫基材料含有ABxCyDz，其中A選自聚吡咯，聚丙烯腈，聚丙烯腈共聚物中的至少一種選自單質(zhì)硫；C選自碳基材料；D選自金屬氧化物；其中，！彡X ( 20,0彡y < 1，0彡z < I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰硫電池,其特征在于y= 0,0 < z < I。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰硫電池，其特征在于0<y<l，0<z<l。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰硫電池，其特征在于所述聚丙烯腈共聚物選自聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物，聚丙烯腈-聚吡咯共聚物中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰硫電池，其特征在于所述碳基材料選自科琴碳黑，乙炔黑，活性炭，單壁碳納米管，多壁碳納米管及石墨烯中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰硫電池,其特征在于所述金屬氧化物選自MgaNibO,MgO, NiO, V2O5, CuO, MgcCudO, La2O3, Zr2O3, Ce2O3 以及 Mn2Of 中的至少一種，其中，O < a < 1,0 < b < I, a+b = I ；0 < c < 1,0 < d < I, c+d = I ；f 的取值為 2 或 3 或 4 或 7。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于所述正極集流體選自銅箔，銅網(wǎng)，鋁箔，泡沫鎳，不銹鋼網(wǎng)中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于所述硅基材料選自單質(zhì)硅，硅合金， 金屬包覆的娃，金屬摻雜的娃中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于所述鋰超離子導(dǎo)體選自鋰鑭鈦氧復(fù)合物，LISIC0N結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，NASIC0N結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，硫化結(jié)晶鋰超離子導(dǎo)體，石榴石結(jié)構(gòu)的鋰超離子導(dǎo)體，硫化物玻璃，氮磷酸鋰，硼氫化鋰，聚合物鋰超離子導(dǎo)體中的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鋰硫電池，其特征在于所述固態(tài)電解質(zhì)含有LihGeiPjSk, 其中，8 ^ h ^ 12,0. 8 彡 i 彡1. 2，1. 6 彡 j 彡 2. 4,9. 6 彡 k 彡 14. 4。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰硫電池，其特征在于所述固態(tài)電解質(zhì)含有LiltlGeP2S1215
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于所述鋰硫電池的構(gòu)造為圓筒形結(jié)構(gòu)或扣式結(jié)構(gòu)或板式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰硫電池，包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，所述正極包括正極集流體和參與電化學(xué)反應(yīng)的正極活性材料，所述正極活性材料含有硫基材料；所述負(fù)極包括負(fù)極集流體和選自金屬鋰，鋰合金，鋰碳或硅基材料的負(fù)極活性材料；選擇的所述硫基材料和所述硅基材料均不含鋰時(shí)，對(duì)所述正極和/或所述負(fù)極預(yù)嵌鋰處理；所述電解質(zhì)為含有鋰超離子導(dǎo)體材料的固態(tài)電解質(zhì)。本發(fā)明的固態(tài)鋰硫電池，避免了正極充放電過程中的中間產(chǎn)物多硫化鋰的流失，同時(shí)固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電率，提高了鋰硫電池的能量密度和循環(huán)壽命，并且采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰硫電池在包裝上工藝也較采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)H01M10/052GK103000934SQ20111027486
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者陳璞, 卡贊姆·杰迪 申請(qǐng)人:蘇州寶時(shí)得電動(dòng)工具有限公司, 陳璞