[發明專利]一種保護鋰硫電池負極的方法

在審

• 申請號: 201310692499.2
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104716381A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 張洪章;張華民;張益寧;曲超;王倩;王美日;馬藝文
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/42;H01M10/058
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種保護鋰硫電池負極的方法，其特征在于：

于鋰硫電池的陽極表面附著一層鋰硫電池負極保護添加劑層；構成保護添加劑層的添加劑成份為無機化合物或有機化合物；

無機化合物為金屬氧化物、非金屬氧化物、硫化物、磷化物、氮化物、硼化物、氟化物中的一種或二種以上；

有機化合物為離子液體分子、氨基酸類、聚陽離子電解質、聚陰離子電解質、陽離子表面活性劑、聚氧醚、聚硫醚中的一種或二種以上。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：其保護添加劑層為1nm-500nm厚。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：保護添加劑層的物質通過金屬鍵、配位鍵、分子間作用力中的一種或二種以上與陽極表面的金屬鋰絡合在一起，且保護添加劑層物質與金屬鋰的相互作用力大于保護層與電解質溶液中溶劑分子之間的作用力。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述陽極是以鋰金屬作為活性陽極物質、或是以鋰合金做為活性陽極的物質、或是以鋰碳復合物作為活性陽極物質。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述于鋰硫電池的陽極表面附著一層鋰硫電池負極保護添加劑層的過程為：于鋰硫電池的電解質溶液中加入有鋰硫電池負極保護添加劑，所述添加劑為無機化合物或有機化合物；

無機化合物為金屬氧化物、非金屬氧化物、硫化物、磷化物、氮化物、硼化物、氟化物中的一種或二種以上；

有機化合物為離子液體分子、氨基酸類、聚電解質、陽離子表面活性劑、聚氧醚、聚硫醚中的一種或二種以上；添加劑于電解質溶液中的質量濃度0.01%～1%之間;

組裝鋰硫電池后，使鋰硫電池陽極與含有添加劑的電解質溶液接觸；通過自然吸附、熱處理、充放電、超聲、微波中的一種或二種以上方法，將添加劑吸附在所述陽極表面，使之與所述電解質溶液隔離。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于：

組裝鋰硫電池過程為：

鋰硫電池陽極是以鋰金屬作為活性陽極物質、或是以鋰合金做為活性陽極的物質、或是以鋰碳復合物作為活性陽極物質；

鋰硫電池陰極為碳硫復合物；于陽極和陰極之間設置聚合物隔膜；

使陽極和陰極與含有添加劑的電解質溶液接觸。

7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于：

所述含有添加劑的電解質溶液組成為：醚類溶劑、鋰鹽和添加劑；

所述醚類溶劑為二氧戊環、乙二醇二甲醚、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、四甘醇二甲醚中的一種或二種以上的混合溶劑；

所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、全氟磺酰亞胺鋰、全氟磺酰鋰，濃度1wt%-50wt%；添加劑含量為0.1-1wt%。

8.如權利要求1或5所述的方法，其特征在于：

所述添加劑為無機化合物或有機化合物；

無機化合物為硅溶膠、正丁基鋰、硫化磷、磷鎢酸鋰、硅鎢酸鋰、鈦酸丁酯、硅酸乙酯、亞硫酰氯、氫氧化鋰、硝酸氧鋯中的一種或二種以上；

有機化合物為咪唑型離子液體、酒石酸、三苯基膦、全氟磺酸樹脂、聚乙二醇、聚乙烯醇縮甲醛、硅烷偶聯劑、庚糖酸鹽、葡萄糖酸鈉、海藻酸鈉、氨三乙酸鈉、乙二胺四乙酸鹽、二乙烯三胺五羧酸鹽、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺四甲叉磷酸鈉、二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽、胺三甲叉磷酸鹽、檸檬酸鋰、有水解聚馬來酸酐、聚丙烯酸、聚羥基丙烯酸、馬來酸丙烯酸共聚物、聚丙烯酰胺中的一種或二種以上。