[發(fā)明專(zhuān)利]鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210577625.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103904329A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王莉;何向明;李建軍;高劍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/60
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/60;H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，尤其涉及一種硫基聚合物鋰離子電池。

背景技術(shù)

硫作為鋰離子電池正極活性材料，具有比容量高、資源豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新一代鋰離子電池的正極材料，目前已經(jīng)成為鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

現(xiàn)有的作為正極活性材料的硫通常為分散在導(dǎo)電劑中的硫單質(zhì)顆粒，硫單質(zhì)顆粒的粒徑較大，通常為微米級(jí)。在鋰硫電池放電的過(guò)程中，硫顆粒中位于外表面的硫首先發(fā)生反應(yīng)，被還原成導(dǎo)電性較差的Li₂S和Li₂S₂，該先形成的Li₂S和Li₂S₂會(huì)以固態(tài)膜的形式逐漸覆蓋到未反應(yīng)的內(nèi)層硫表面，最終阻礙了電解質(zhì)與硫單質(zhì)顆粒中內(nèi)層硫的電化學(xué)反應(yīng)，降低了硫單質(zhì)顆粒的活性面積。

為使電解質(zhì)與硫單質(zhì)顆粒進(jìn)行充分的電化學(xué)反應(yīng)，鋰硫電池通常采用能溶解Li₂S和Li₂S₂的液態(tài)電解質(zhì)。然而，在該鋰硫電池放電的過(guò)程中，該硫單質(zhì)顆粒所進(jìn)行的還原反應(yīng)為多步反應(yīng)，其中間產(chǎn)物為可溶性多硫化物，該可溶性多硫化物會(huì)溶解在所述液態(tài)電解液中，導(dǎo)致不可逆的硫損耗，并最終降低了該鋰硫電池的電池容量。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種硫基聚合物鋰離子電池，該鋰離子電池中的硫顆粒能進(jìn)行充分的電化學(xué)反應(yīng)且由中間產(chǎn)物多硫化物的溶解所引起的硫損耗較小。

一種鋰離子電池，其包括：正極，該正極包括正極活性材料；負(fù)極，該負(fù)極與該正極間隔設(shè)置；以及電解質(zhì)，該電解質(zhì)設(shè)置在該正極與負(fù)極之間，

其中，該正極活性材料包括硫化聚并吡啶，該硫化聚并吡啶包括聚并吡啶基體及分散在該聚并吡啶基體中的硫，所述硫?yàn)槎嗔蚧鶊F(tuán)S_x1或分散的單質(zhì)硫粒子，該多硫基團(tuán)S_x1中x1為1至8之間的整數(shù)，該每個(gè)單質(zhì)硫粒子為一個(gè)硫分子S₈或硫原子簇S_x2，其中x2為1至7之間整數(shù)，所述電解質(zhì)為凝膠電解質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述硫化聚并吡啶中的多硫基團(tuán)S_x1或單質(zhì)硫粒子的粒徑很小且均勻分散，每個(gè)多硫基團(tuán)S_x1或單質(zhì)硫粒子均直接與聚丙吡啶基體接觸，使在鋰離子電池放電的過(guò)程中，該較小粒徑的多硫基團(tuán)S_x1或單質(zhì)硫粒子可充分與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，增大了正極活性材料的活性面積，同時(shí)，在所述凝膠電解質(zhì)中，游離的液體很少，從而使硫或硫電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物多硫化物很少能溶解在該凝膠電解質(zhì)中，使硫損耗減少，并進(jìn)一步增大了鋰離子電池的電池容量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例硫化聚并吡啶、單質(zhì)硫及聚并吡啶的拉曼光譜比較圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1和對(duì)比例1的鋰離子電池放電循環(huán)性能測(cè)試比較圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的鋰離子電池。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種鋰離子電池1，該鋰離子電池1包括正極2，負(fù)極3，以及電解質(zhì)4。該正極2與負(fù)極3間隔設(shè)置，該電解質(zhì)4設(shè)置在該正極2與負(fù)極3之間。

該正極2可包括正極集流體22及正極材料層24，該正極集流體22用于擔(dān)載該正極材料層24并傳導(dǎo)電流，形狀可以為箔片或網(wǎng)狀。該正極集流體22的材料可以選自鋁、鈦或不銹鋼。該正極材料層24設(shè)置在該正極集流體22至少一表面。該正極材料層24包括正極活性材料，進(jìn)一步可選擇的包括導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑。導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑可以與所述正極活性材料均勻混合。

該負(fù)極3可包括負(fù)極集流體32及負(fù)極材料層34，該負(fù)極集流體32用于擔(dān)載該負(fù)極材料層34并傳導(dǎo)電流，形狀可以為箔片或網(wǎng)狀。該負(fù)極集流體32的材料可以選自銅、鎳或不銹鋼。該負(fù)極材料層34設(shè)置在該負(fù)極集流體32至少一表面。該負(fù)極材料層34包括負(fù)極活性材料，進(jìn)一步可選擇的包括導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑。導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑可以與所述負(fù)極活性材料均勻混合。

該正極材料層24與該負(fù)極材料層34相對(duì)設(shè)置并與該電解質(zhì)4接觸。該電解質(zhì)4可為凝膠電解質(zhì)膜。具體地，該正極2、凝膠電解質(zhì)膜及負(fù)極3層疊并接觸設(shè)置，所述凝膠電解質(zhì)膜設(shè)置在所述正極2和負(fù)極3之間。該凝膠電解質(zhì)膜具有離子導(dǎo)電性，且無(wú)電子導(dǎo)電性，因此，該凝膠電解質(zhì)膜具有隔離正極和負(fù)極的作用。