本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體的涉及一種高電壓高容量鋰硫電池。

背景技術(shù)：
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當(dāng)今市場(chǎng)上快速發(fā)展的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)、太陽(yáng)能、風(fēng)能等的儲(chǔ)能行業(yè)、航空航天儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，都對(duì)現(xiàn)階段的電池提出了更高的要求。常規(guī)的鋰離子電池經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、工藝成熟、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但仍不能滿足日益增長(zhǎng)的比容量要求。為了開發(fā)高比容量電池，上世紀(jì)60年代，通用汽車公司提出以硫?yàn)檎龢O的鋰硫電池體系.該體系的理論比容量為1680mA h·g^-1，理論能量密度為2600Wh·l^-1，且清潔綠色、無(wú)毒廉價(jià)，在理論上更加能夠滿足市場(chǎng)對(duì)高比容量和高能量密度的需要。

Li-S二次電池有著很多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在著亟待優(yōu)化與解決的不足，這些不足限制了其進(jìn)一步的發(fā)展與應(yīng)用。由于電池負(fù)極由金屬鋰構(gòu)成，在充電過(guò)程中極易在負(fù)極處發(fā)生電鍍沉積，形成所謂的枝晶化金屬鋰，積累效應(yīng)會(huì)使得枝晶鋰穿過(guò)隔膜與電解液進(jìn)而與正極接觸造成電池內(nèi)部短路，這是造成Li-S二次電池循環(huán)性能差的一個(gè)重要原因。由于飛梭效應(yīng)的存在，鋰負(fù)極會(huì)生成不溶產(chǎn)物二硫化鋰(Li₂S₂)和Li₂S，其會(huì)沉積在負(fù)極表面，一方面造成鋰負(fù)極性能惡化，另一方面造成正極損失，電池容量的不可逆損失，即造成循環(huán)性能的下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種高電壓高容量鋰硫電池，該電池循環(huán)性能優(yōu)異，穩(wěn)定性好，耐壓高，容量大，安全環(huán)保。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高電壓高容量鋰硫電池，電池包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在正極和負(fù)極之間的電解液；其中，正極為通過(guò)燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為5-8mm，負(fù)極包括鋰金屬和骨架材料兩相結(jié)構(gòu)，鋰金屬的含量為10-80wt.％，骨架材料為導(dǎo)電材料或絕緣材料，電解液為鋰鹽和有機(jī)溶劑的混合。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述超厚硫電極中的活性材料為碳硫復(fù)合物。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為100-170℃，燒結(jié)時(shí)間為50-200min。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述導(dǎo)電材料為炭黑、富勒烯，石墨烯、碳納米管、模板碳、大孔碳、中空碳球、活性炭、泡沫碳、泡沫銅和泡沫鎳中的一種。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述絕緣材料為玻璃纖維、聚酰亞胺、聚苯胺、聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚乳酸乙醇酸中的一種。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述負(fù)極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)或氣化成氣態(tài)，然后與骨架材料混合形成。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述鋰鹽為L(zhǎng)iPF₆。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二丙酯、乙二醇二甲醚、四甘醇二甲醚、咪唑類離子液體、季銨鹽類離子液體中的一種或多種混合。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的鋰硫電池中的負(fù)極機(jī)械性能好，可以有效抑制枝晶生長(zhǎng)，緩解在脫嵌鋰過(guò)程中電極的體積膨脹，從而提高了電池的安全性能和循環(huán)壽命；

且本發(fā)明提供的鋰硫電池耐壓高，容量大，能量密度高，安全環(huán)保。

具體實(shí)施方式：

為了更好的理解本發(fā)明，下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。

實(shí)施例1

一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在正極和負(fù)極之間的電解液；正極為通過(guò)燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為5mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為100℃，燒結(jié)時(shí)間為50min；負(fù)極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)，然后和炭黑混合形成，鋰金屬的含量為10wt.％，電解液為L(zhǎng)iPF₆和碳酸二甲酯的混合。

實(shí)施例2

一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在正極和負(fù)極之間的電解液；正極為通過(guò)燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為8mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為170℃，燒結(jié)時(shí)間為200min；負(fù)極是將固態(tài)金屬鋰氣化成氣態(tài)，然后和碳納米管混合形成，鋰金屬的含量為80wt.％，電解液為L(zhǎng)iPF₆和碳酸二乙酯的混合。

實(shí)施例3

一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在正極和負(fù)極之間的電解液；正極為通過(guò)燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為6mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為110℃，燒結(jié)時(shí)間為80min；負(fù)極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)，然后和玻璃纖維混合形成，鋰金屬的含量為30wt.％，電解液為L(zhǎng)iPF₆和碳酸甲乙酯的混合。

實(shí)施例4

一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在正極和負(fù)極之間的電解液；正極為通過(guò)燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為6mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為120℃，燒結(jié)時(shí)間為110min；負(fù)極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)，然后和醋酸纖維素混合形成，鋰金屬的含量為50wt.％，電解液為L(zhǎng)iPF₆和四甘醇二甲醚的混合。

實(shí)施例5

一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在正極和負(fù)極之間的電解液；正極為通過(guò)燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為7mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為140℃，燒結(jié)時(shí)間為140min；負(fù)極是將固態(tài)金屬鋰氣化成氣態(tài)，然后和聚三亞甲基碳酸酯混合形成，鋰金屬的含量為60wt.％，電解液為L(zhǎng)iPF₆和咪唑類離子液體的混合。

實(shí)施例6

一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負(fù)極以及設(shè)置在正極和負(fù)極之間的電解液；正極為通過(guò)燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為7mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為150℃，燒結(jié)時(shí)間為170min；負(fù)極是將固態(tài)金屬鋰氣化成氣態(tài)，然后和聚乳酸乙醇酸混合形成，鋰金屬的含量為70wt.％，電解液為L(zhǎng)iPF₆和季銨鹽類離子液體的混合。