[發明專利]一種雙電解質體系鋰硫電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201310534289.0
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103531840A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 溫兆銀;靳俊;王清松;馬國強;鹿燕;劉才;吳梅芬;吳相偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/056;H01M10/058
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

1.一種雙電解質體系鋰硫電池，包括電池的正極和負極，其特征在于：在所述電池的正極與負極之間設有固體電解質，且在所述固體電解質與正極之間以及固體電解質與負極之間均填充有電解液或聚合物電解質。

2.如權利要求1所述的雙電解質體系鋰硫電池，其特征在于：所述的電解液中設有聚合物隔膜。

3.如權利要求2所述的雙電解質體系鋰硫電池，其特征在于：所述的聚合物隔膜選用多孔聚乙烯隔膜、多孔聚丙烯隔膜、聚乙烯/聚丙烯復合膜、纖維素隔膜、玻璃纖維隔膜、無紡布隔膜、附有陶瓷涂層的聚合物隔膜中的至少一種。

4.一種如權利要求1所述的雙電解質體系鋰硫電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a)制備用作電池正極的電極片或導電膜；制備電解液或聚合物電解質；制備固體電解質；

b)組裝電池。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述的電極片選用純硫正極材料、硫/碳復合材料、硫/導電聚合物復合材料、硫/氧化物復合材料、硫化鋰、硫化磷鋰、聚硫化物、硫化物中的任意一種；所述的導電膜選用導電碳紙、導電碳纖維布、導電聚合物膜、導電碳納米管膜、導電石墨烯膜、導電多孔金屬膜、泡沫金屬、導電多孔氧化物膜中的任意一種。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述電極片的制備方法包括如下步驟：將硫與導電材料的混合物進行真空熱處理后，再與導電炭黑、粘結劑混合成漿料，進行涂布后經過烘干、裁切和輥壓得到電極片，或將導電材料與導電炭黑、粘結劑混合成漿料，進行涂布后經過烘干、裁切和輥壓得到電極片；所述導電膜的制備方法包括如下步驟：將導電材料與導電炭黑、粘結劑混合成漿料，進行涂布后經過烘干、裁切和輥壓得到無支撐的導電膜。

7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述的固體電解質為電解質片或電解質膜；所述電解質片的制備方法是先制備導電陶瓷粉體，然后經過壓片、等靜壓成型、燒結得到電解質片；所述電解質膜的制備方法是先制備導電陶瓷粉體，然后經過流延和燒結得到電解質膜。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述導電陶瓷粉體的制備方法選用固相法、溶膠凝膠法、共沉淀法、燃燒法、熱壓燒結法中的任意一種。

9.如權利要求4或7所述的制備方法，其特征在于：所述的固體電解質選用NASICON結構的Li_(1+x)Ti_(2+x)Al_xP₃O₁₂和Li_(1+x)Ge_(2-x)Al_xP₃O₁₂、鈣鈦礦結構的La_(2/3-x)Li_3xTiO₃、LISICON型鋰陶瓷電解質、玻璃態鋰固態電解質、石榴石結構的Li₇La₃Zr₂O₁₂中的任意一種。

10.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述的電解液是將鋰鹽加入溶劑中制備而成；所述的鋰鹽選用高氯酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰、二（氟代甲基磺酰）亞胺鋰、三（三氟甲基磺酰）甲基鋰、雙草酸硼酸鋰、硝酸鋰、多硫化鋰中的至少一種；所述的溶劑選用乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、1，3-二氧戊環、硫醚、離子液體、碳酸酯類溶劑中的至少一種。

11.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述的聚合物電解質選用聚氧乙烯基電解質、聚丙烯腈基電解質、聚甲基丙烯酸甲酯基電解質、聚偏氟乙烯基電解質、聚偏氟乙烯-六氟丙烯基電解質、聚離子液體電解質、聚苯乙烯基電解質中的至少一種，或上述至少兩種單體的共聚物。