[發明專利]可脈沖放電的Li-S電池、Li-S儲備電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201410490149.2
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104201417A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 謝凱;洪曉斌;李德湛;許靜;盤毅;鄭春滿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M2/14;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 段迎春

1.一種可脈沖放電的Li-S電池，包括電解液以及由正極組件、負極組件和隔膜組成的電 池電芯，所述正極組件包括集流體和涂覆于集流體上的正極活性物質和粘合劑，所述正極活 性物質為單質硫或有機硫化物，所述負極組件主要為鋰金屬或含鋰合金，其特征在于：所述 隔膜為對陰離子具有阻隔性的復合隔膜，該復合隔膜主要由基膜和涂布于基膜上的具有單鋰 離子透過性的聚合物電解質涂層組成，所述聚合物電解質涂層由全氟磺酰胺鋰型聚合物電解 質組成，該全氟磺酰胺鋰型聚合物電解質的主鏈為高度結晶形成致密阻擋層的全氟碳鏈，側 鏈含Si-O或C-O重復單元及固定大陰離子末端基團。

2.一種可脈沖放電的Li-S儲備電池，包括用于長時間儲存電解液的泡囊式儲液結構以及 由正極組件、負極組件和隔膜組成的電池電芯，所述正極組件包括集流體和涂覆于集流體上 的正極活性物質和粘合劑，所述正極活性物質為單質硫或有機硫化物，所述負極組件主要為 鋰金屬或含鋰合金，其特征在于：所述隔膜為對陰離子具有阻隔性的復合隔膜，該復合隔膜 主要由基膜和涂布于基膜上的具有單鋰離子透過性的聚合物電解質涂層組成，所述聚合物電 解質涂層為全氟磺酰胺鋰型聚合物電解質，該全氟磺酰胺鋰型聚合物電解質的主鏈為高度結 晶形成致密阻擋層的全氟碳鏈，側鏈含Si-O或C-O重復單元及固定大陰離子末端基團；所述 泡囊式儲液結構帶有可由激活信號觸發的破囊裝置，所述Li-S儲備電池還設有連通泡囊式儲 液結構與電池電芯的導流通道，所述電解液可在破囊裝置破囊后經導流通道快速流入儲備電 池內部浸潤電池電芯。

3.根據權利要求1所述的Li-S電池或根據權利要求2所述的Li-S儲備電池，其特征在 于：所述全氟磺酰胺鋰型聚合物電解質選自全氟磺酰羧酸鋰聚合物電解質、全氟磺酰硼酸鋰 聚合物電解質、全氟磺酰雙腈胺鋰聚合物電解質、全氟烷基磺酰亞胺鋰聚合物電解質或全氟 烷基磺酰磺酸鋰聚合物電解質。

4.根據權利要求1所述的Li-S電池或根據權利要求2所述的Li-S儲備電池，其特征在 于：所述電解液包括有機溶劑、鋰鹽和促進電極過程進行的功率性添加劑；

所述有機溶劑包含乙腈、環己烷、環己酮、異丙醇、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、碳酸 乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、 甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、 二甲氧基乙烷、1，3-二氧戊烷、二氧六環、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、 乙二醇二甲醚、環丁砜、二甲基亞砜中的一種或多種；

所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸鋰、三氟 甲基磺酰亞胺鋰、三氟甲基磺酸鋰、硝酸鋰、不同價態的聚硫鋰中的一種或多種，鋰鹽在電 解液中的濃度為0.1M～5M；

所述功率性添加劑包括單質碘、單質溴、Lewis堿、SO₂、含N及B元素的有機化合物、 氟化乙二醇二烷基醚中的至少一種；功率性添加劑在電解液中的質量分數控制為0.5％～5％。

5.根據權利要求1所述的Li-S電池或根據權利要求2所述的Li-S儲備電池，其特征在 于：所述正極組件采用Z形正極極片結構形式，該Z形正極極片帶多個極耳，且所述負極組 件逐片插入Z形正極極片間；或者，所述負極組件采用Z形正極極片結構形式，該Z形負極 極片帶2～3個極耳，且所述正極組件逐片插入Z形負極極片間。