[發(fā)明專利]鋰硫電池及其組件，以及功能性材料層在鋰硫電池中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710342173.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107275551B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐子龍;李巨;王詩(shī)童
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);麻省理工學(xué)院
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;H01M4/13;H01M4/134;H01M4/36;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 王賽

1.一種鋰硫電池，包括：

硫基正極；

鋰基負(fù)極；

設(shè)置在所述硫基正極與所述鋰基負(fù)極之間的隔膜；以及

設(shè)置在所述硫基正極與所述鋰基負(fù)極之間的功能性材料層，所述功能性材料層的材料包括具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物，所述過(guò)渡金屬氧化物中的金屬元素選自鈦、釕、鉬、釩、鎢、鐵及鈷中的至少一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于，所述具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物包括TiO₂·xH₂O、H₂Ti_nO_2n+1·H₂O、RuO₂·xH₂O、MoO₃·xH₂O、(H₃O)_xMoO₃·xH₂O、H_yV₄O₁₀·xH₂O、H_zV₂O₅·xH₂O、V₂O₅·xH₂O、V₂O₄·xH₂O、WO₃·xH₂O、Fe₂O₃·xH₂O及Co₂O₃·xH₂O中的至少一種，2≤n≤9，0.5≤x≤10，0y≤1，0z≤1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于，所述具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物的一次粒徑尺寸為1納米至100納米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于，所述功能性材料層的厚度為10nm～200μm，面密度為0.1～10mg/cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于，所述功能性材料層的材料進(jìn)一步包括電子導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑，所述電子導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑與所述具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物均勻混合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于，所述功能性材料層設(shè)置在所述硫基正極面向所述鋰基負(fù)極的表面，所述隔膜的至少一個(gè)表面，或者所述鋰基負(fù)極面向所述硫基正極的表面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于，所述功能性材料層設(shè)置在所述隔膜的兩個(gè)表面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于，所述具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物在所述功能性材料層中的質(zhì)量百分含量為5％～99％。

9.一種復(fù)合隔膜，所述復(fù)合隔膜用于鋰硫電池，其特征在于，所述復(fù)合隔膜包括隔膜及設(shè)置在所述隔膜至少一個(gè)表面的功能性材料層，所述功能性材料層的材料包括具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物，所述過(guò)渡金屬氧化物中的金屬元素選自鈦、釕、鉬、釩、鎢、鐵及鈷中的至少一種。

10.一種鋰硫電池電極組件，其特征在于，包括相互層疊設(shè)置的鋰基負(fù)極、隔膜及功能性材料層，所述功能性材料層設(shè)置在所述鋰基負(fù)極與所述隔膜之間，所述功能性材料層的材料包括具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物，所述過(guò)渡金屬氧化物中的金屬元素選自鈦、釕、鉬、釩、鎢、鐵及鈷中的至少一種。

11.一種復(fù)合鋰基負(fù)極，其特征在于，包括相互層疊設(shè)置的金屬鋰及功能性材料層，所述功能性材料層的材料包括具有結(jié)晶水的過(guò)渡金屬氧化物，所述過(guò)渡金屬氧化物中的金屬元素選自鈦、釕、鉬、釩、鎢、鐵及鈷中的至少一種。