[發明專利]鋰硫電池單元電極

有效

• 申請號: 201710564630.5
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107623103B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 吳鋒;陳人杰;錢驥;葉玉勝;楊曉光;徐宇虹;西奧多·詹姆斯·米勒
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/134;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M10/0564;B82Y30/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉燦強;薛義丹

1.一種鋰硫電池單元，包括：

鋰陽極；

碳硫陰極，包括包含被多個同軸的元素摻雜的納米多孔碳的層圍繞的一個或更多個碳納米管的硫浸漬的碳納米結構，使得碳納米管形成碳納米結構的總體積的15％至30％，

其中，元素摻雜的納米多孔碳的孔徑是0.30nm至0.34nm。

2.根據權利要求1所述的電池單元，其中，元素摻雜的納米多孔碳摻雜有硼。

3.根據權利要求1所述的電池單元，其中，所述一個或更多個碳納米管和元素摻雜的納米多孔碳層是同軸的。

4.根據權利要求1所述的電池單元，其中，元素摻雜的納米多孔碳層被布置為碳納米結構的圍繞所述一個或更多個碳納米管的外層。

5.根據權利要求1所述的電池單元，其中，碳納米結構包括被構造為在電池的充電-放電期間捕獲多硫化鋰中間體的活性位點。

6.根據權利要求1所述的電池單元，其中，碳納米結構具有管狀形態。

7.根據權利要求1所述的電池單元，其中，碳納米結構具有400m²/g至500m²/g的BET比表面積。

8.根據權利要求1所述的電池單元，其中，硫均勻地分布在整個碳納米結構中。

9.一種鋰硫電池單元，包括：

鋰陽極；

碳硫陰極，包括包含被多個同軸的元素摻雜的納米多孔碳的層圍繞的一個或更多個碳納米管的硫浸漬的碳納米結構，使得碳納米管形成碳納米結構的總體積的15％至30％；

固體或凝膠聚合物電解質，被構造為抑制多硫化鋰中間體溶解在電解質中，并且防止所述中間體沉積在陽極上，所述電解質包括聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)和親水性陶瓷顆粒，

其中，元素摻雜的納米多孔碳的孔徑是0.30nm至0.34nm。

10.根據權利要求9所述的電池單元，其中，陶瓷顆粒是二氧化硅顆粒。

11.根據權利要求9所述的電池單元，還包括1-乙基-3-甲基咪唑啉-雙(三氟甲基-磺酰基)酰亞胺。

12.根據權利要求9所述的電池單元，還包括基于固體或凝膠聚合物電解質的總重量的1wt.％-50wt.％的液體電解質。

13.根據權利要求12所述的電池單元，其中，固體或凝膠電解質被液體電解質圍繞。

14.根據權利要求9所述的電池單元，其中，陰極的孔隙率是15％-25％。

15.一種鋰硫電池單元，包括：

鋰陽極；

碳硫陰極，包括包含被多個同軸的元素摻雜的納米多孔碳的層圍繞的一個或更多個碳納米管的硫浸漬的碳納米結構，使得碳納米管形成碳納米結構的總體積的15％至30％；

非液體電解質，被構造為抑制多硫化鋰中間體溶解在電解質中，并且防止所述中間體沉積在陽極上，

其中，元素摻雜的納米多孔碳的孔徑是0.30nm至0.34nm。

16.根據權利要求15所述的電池單元，其中，非液體電解質包括聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、親水性陶瓷顆粒。

17.根據權利要求15所述的電池單元，其中，元素摻雜的納米多孔碳摻雜有硼。

18.根據權利要求15所述的電池單元，其中，元素摻雜的納米多孔碳層被布置為碳納米結構的圍繞碳納米管的外層。

19.根據權利要求16所述的電池單元，其中，所述電池單元包括1-乙基-3-甲基咪唑啉-雙(三氟甲基-磺酰基)酰亞胺。