[發明專利]用于鋰硫電池的硫正極

有效

• 申請號: 201310646276.2
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN104347843B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 樸相鎮;柳熙淵;金東熺
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M4/139
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

本發明公開了用于鋰硫電池的硫正極。鋰硫電池使用在電解質中表現出不同溶脹比的不同粘合劑作為正極粘合劑，從而具有優良的循環特性和電池容量。第一粘合劑是一種在電解質中具有大溶脹比的粘合劑，而第二粘合劑是一種在電解質中具有小溶脹比的粘合劑。第一粘合劑與活性物質直接接觸。第二粘合劑可以以存在于多數與活性物質直接接觸的第一粘合劑之間的形式間接地接觸活性物質。

技術領域

本公開內容涉及使用在電解質中表現出不同溶脹比（溶脹率，swelling ratio）的不同粘合劑作為正極粘合劑（陰極粘合劑，cathode binder）并從而具有優良的循環特性和電池容量的鋰硫電池（鋰-硫電池，lithium-sulfur battery）。

背景技術

與現有鋰離子電池（理論能量密度=570Wh/kg，目前可用的能量密度=-120Wh/kg）相比，鋰硫電池具有顯著高的能量密度（理論上，能量密度=2,600Wh/kg）。然而，在重復充電和放電時，由于正極中的硫以多硫化物（Li₂S_x）的形式溶解在電解質中，所以破壞了正極結構。這導致電池循環性能降低。因此，粘合劑維持正極結構的作用對于確保鋰硫電池的良好的容量和循環特性非常重要。

與鋰硫電池的粘合劑有關的現有技術如下。

日本專利申請公開號2002-050405公開了在溶劑中具有改善的離子傳導率和耐儲存性（溶脹比）的聚合物電解質電池，所述聚合物電解質電池包括正極。包含活性物質和粘合劑聚合物的正極混合物層層壓在集電體和負極上，其中包含活性物質和粘合劑聚合物的負極混合物層層壓在集電體上。包含在正極混合物層和負極混合物層中的粘合劑聚合物是具有不同溶脹比的不同聚合物。

日本專利申請公開號2008-047402公開了可以防止電解質溶液泄漏并具有改善的電流負載特性的非水電解質二次電池。其中，將具有低溶劑溶脹比的聚合物用在電極混合物層中，并且將具有高溶劑溶脹比的聚合物用在電極部分中。

韓國專利申請公開號2004-0037154公開了包括兩者都包含儲存和釋放鋰離子的材料和粘合劑聚合物的正極和負極、用于將電極彼此分開的一個或多個隔膜、以及包含鋰鹽和有機溶劑的非水電解質的非水電解質二次電池。

韓國專利申請公開號2008-0081297公開了包括含有可以可逆地摻雜有鋰離子和/或陰離子的正極活性物質的正極的鋰離子電容器。負極包括可以可逆地摻雜有鋰離子的負極活性物質和作為電解質的鋰鹽的非質子有機溶劑電解質溶液。

本公開內容是新穎的且不同于之前公開的技術，并且通過在用于鋰硫電池的硫正極的電解質中使用具有高低溶脹比的粘合劑混合物提供了高放電容量和穩定性。

在整個說明書中，參考并引用了許多出版物和專利文獻。通過引用其整體，將引用的出版物和專利文獻的公開內容結合于此以更清楚地描述相關技術的現狀和本公開內容。

發明內容

本公開內容提供了正極粘合劑物質以解決由于重復充電-放電循環期間硫溶解在電解質中以及由其導致的正極結構破壞引起的鋰硫電池壽命降低的問題。

在本公開內容的一個方面，鋰硫電池使用硫作為正極活性物質。第一粘合劑是一種在電解質中具有大溶脹比的粘合劑，而第二粘合劑是一種在電解質中具有小溶脹比的粘合劑。第一粘合劑與活性物質直接接觸。第二粘合劑可以以存在于多數與活性物質直接接觸的第一粘合劑之間的形式間接地接觸活性物質。