[發明專利]一種復合型結構的鋰硫電池

有效

• 申請號: 201410490800.6
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105428699B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 曲超;張華民;張洪章;王美日;王倩;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;H01M2/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及鋰硫電池領域。

背景技術

大規模儲能強烈需求和電動車的進展大大促進了大規模鋰離子二次電池的發展，但是即使鋰離子電池的最高理論能量密度也無法達到上述應用的要求。鋰硫二次電池作為下一代鋰電池，具有非常高的理論比能量密度(2600Wh.kg^-1)而且價格便宜，環境友好。因此具有很好的應用前景。

目前鋰硫電池取得了長足的進步，但仍有一些限制需要進一步改進。1)、放電產物多硫化物的溶解并在正負極之間穿梭使得鋰硫電池循環穩定性差，遠不能達到人們的實際需求。2)、硫以及硫化鋰本身的絕緣性限制了電池的充分放電，影響電池的放電容量。

金屬硫化物作為正極材料在第一代鋰電池中也得到很好的應用，例如硫化鈦，它的嵌鋰/脫鋰電位在1.7V和2.5V之間和鋰硫電池非常接近。同時因為金屬硫化物充放電過程中是嵌入脫嵌過程，不存在類似鋰硫電池的固相-液相轉變，所以相對鋰硫電池具有更好的循環穩定性。但是單純金屬硫化物的電極理論容量并不高(相對硫來說)。所以人們嘗試將硫與金屬硫化物簡單混合共同用于正材材料(Electrochemistry Letters,1(1)A24-A26(2012)；Electrochemistry Communications 31(2013)71–75)。制備的電池具有相對好的電池性能。但是這種電池結果并沒有充分利用金屬硫化物的性能來提高電池的循環穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供了一種復合型結構的鋰硫電池。這種結構的鋰硫電池不但能夠很好的發揮鋰硫電池的容量，也能保持好的循環穩定性。

一種復合型結構的鋰硫電池，包括依次疊合的負極、隔膜、正極，于隔膜和正極間設有阻硫復合層。

所述的阻硫復合層位于正極和隔膜之間，由具有電化學活性的金屬硫族化物制備而成；

所述的具有電化學活性的金屬硫族化物化學可為以下的一種或者二種以上：TiS₂，MoS₂，WS₂，SnS₂，CdS，TaSe₂，TiSe₂，MoSe₂，WSe₂，SnSe₂，CdSe，TaSe₂，TiTe₂，MoTe₂，WTe₂，SnTe₂，CdTe，TaTe₂。

所述的阻硫復合層中還可添加或不添加導電性好材料：石墨烯、碳納米管、活性炭中的一種或者二種以上，以提高阻硫復合層的電化學活性，提高電池容量發揮；導電性好材料于阻硫復合層中的質量含量為0-50％。

所述負極材料為金屬鋰、鋰合金、富鋰石墨材料以及富鋰硅材料中的一種或者二種以上；

所述隔膜材料為聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯聚乙烯復合膜、玻璃纖維素膜、聚偏氟乙烯膜中的一種或者二種；

所述的正極材料為活性硫物質與導電材料復合而成；活性物質為單質硫，導電材料為炭材料或多孔金屬材料；活性物質與導電材料質量比為1:50-50:1。

負極、隔膜、阻硫復合層、正極中均浸有電解質。

本發明有益效果

復合型結構的鋰硫電池，于隔膜和正極間設有阻硫復合層。阻硫復合層的作用是能夠有效的阻隔多硫化鋰的遷移，避免了多硫化鋰與負極直接接觸而發生反應，進而提高電池的循環穩定性和庫倫效率，而且復合阻硫層本身能發揮容量，所以也能整體提高電池容量。

附圖說明

圖1為本發明的復合型結構的鋰硫電池結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步闡述本發明，而不是限制本發明。

實施例1

將1質量分數的TiS₂在10質量份數的乙醇中分散均勻，并將TiS₂的分散液噴涂到聚丙烯隔膜上，烘干除水備用。