[實用新型]一種鋰硫電池正極及電池

有效

• 申請號: 201320694393.1
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN203631665U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 李真;袁利霞;易梓琦;吳超;李艷榮;黃云輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本實用新型涉及鋰離子電池技術領域，更具體的，涉及一種鋰硫電池正極及電池。?

背景技術

經過近幾十年的發展，傳統的鋰離子電池因為電極材料的限制越來越難以滿足人類對高能量密度電池的需求。研發高比容量和高能量密度的電極材料成為了目前電池領域的研究熱點。硫的理論比容量高達1675mAh/g，是目前傳統正極材料的近10倍，以硫作為鋰離子電池的正極材料，可使電池的理論能量密度達到2600W/kg，足以滿足電動汽車、智能電網和高性能移動電子終端等應用的需要。因此，含硫正極的鋰硫電池成為近年來受到了廣泛的關注。?

硫在充放電過程中與鋰反應生成的中間產物是多硫化物，它易溶于電解液，使鋰硫電池的正極容量急劇下降，導致電池的循環壽命變差。目前，改善鋰硫電池循環壽命的方法主要是將硫復合到碳結構中，形成硫-碳復合結構，一定程度上限制了多硫化物的溶解，改善了循環壽命。例如，在文獻Nature?Materials（2009，8(6):500-506）中，提出了將硫填充到有序介孔碳中，作為正極材料，改善了電池的循環穩定性。?

但是，目前鋰硫電池的研究均集中在含硫材料的制備上，鋰硫電池的極片基本采用傳統的結構，即涂覆一層活性物質層在集流體上，如圖2所示。電池的極片結構對電池的性能同樣有顯著的影響，目前很少有針對鋰硫電池極片結構的研究。?

實用新型內容

針對現有技術的缺陷，本實用新型提出一種鋰硫電池正極及包含蓋正?極的電池，其目的在于提高鋰硫電池的正極容量，改善電池的循環壽命，解決傳統鋰硫電池在充放電過程中的中間產物多硫化物溶于電解液，使鋰硫電池的正極容量急劇下降，導致電池的循環壽命變差的問題。?

一種鋰硫電池正極，包括集流體和位于其上的第一硫碳復合涂覆層，其特征在于，還包括用于阻擋第一硫碳復合涂覆層中硫流失的第二硫碳復合涂覆層，其位于第一硫碳復合涂覆層上。?

進一步地，所述第二硫碳涂覆層中的硫碳質量比小于第一硫碳復合涂覆層中的硫碳質量比。?

一種鋰硫電池，包含所述的鋰硫電池正極。?

與現有技術相比，本實用新型在現有的第一硫碳涂覆層上增加了一層硫碳復合涂覆層，其作為阻擋層以阻擋第一硫碳復合涂覆層中的硫流失，使得電池正極既能包含較多重量的硫，又能很好的限制多硫化物的溶解，從而能夠使得鋰硫電池既具有較高的能量密度，又具有良好的循環穩定性。?

為了起到阻擋層的作用，其具體實現方式是鋰硫電池正極的第一、第二涂覆層采用了較佳的硫碳質量比，使得第二硫碳涂覆層中的硫碳質量比小于第一硫碳復合涂覆層中的硫碳質量比，第二硫碳涂覆層中的較多碳對本層以及第一涂覆層中的硫起到了約束作用，阻擋硫單質還原生成的多硫化物溶于電解液，達到改善電池正極極片結構的目的，使得鋰硫電池既具有較高的能量密度，又具有良好的循環穩定性。?

附圖說明

圖1是本實用新型電池極片結構示意圖；?

圖2是傳統的電池極片結構示意圖；?

圖中，1—第二硫碳涂覆層，2—第一硫碳涂覆層，3—集流體。?

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描?述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。?

圖1所示為本實用新型提供的鋰硫電池極片結構示意圖，本實用新型提供的鋰硫電池正極包括：第二硫碳涂覆層1、第一硫碳涂覆層2和集流體3。其中第一硫碳涂覆層2處于集流體3與第二硫碳涂覆層1之間。涂覆層均由硫、碳和粘結劑組成。的第二硫碳復合涂覆層，其作為阻擋層以阻擋第一硫碳復合涂覆層中的硫流失。?

為了起到阻擋層的作用，其具體實現方式是兩涂覆層中的硫碳質量比不同，第二硫碳涂覆層1中的硫碳質量比小于第一硫碳復合涂覆層2中的硫碳質量比。?

本實用新型提供的鋰硫電池正極，第一硫碳復合涂覆層2中硫與碳的質量比優選為5:5～9:1，保證電極片中含有足夠多的硫提供容量。?

本實用新型提供的鋰硫電池正極，第二硫碳涂覆層1中硫與碳的質量比優選為1:9～4:6，保證具有良好的限制多硫化物溶解的能力。?

以下實施例均為采用如圖1所示的本實用新型鋰硫電池正極極片的鋰硫電池上的實施結果，對比例均為采用如圖2所示的傳統鋰硫電池正極極片的鋰硫電池實驗結果，本實用新型鋰硫電池正極極片包含第一、第二兩層涂覆層，傳統鋰硫電池正極極片僅包含一層涂覆層。?

實施例1?