[實用新型]一種高容量鋰硫電池

有效

• 申請號: 201721370668.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN207732002U
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 陸盈盈;范磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/136;H01M10/052
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 朱朦琪

本實用新型公開了一種高容量鋰硫電池，包括負極極片、正極極片和用于隔離所述負極極片和所述正極極片的隔膜；所述正極極片包括載體和負載在所述載體上的活性組分；所述載體包括導電網狀交織層，及經物理氣相沉積方法均勻沉積在所述導電網狀交織層表面用于固定活性組分的修飾層；所述的導電網狀交織層經靜電紡絲工藝制備得到。本實用新型提供了一種高容量鋰硫電池，通過在導電網狀交織層表面沉積極薄修飾層作為正極材料的載體，可以有效地抑制正極活性組分的溶出以及在鋰硫電極間的飛梭，并顯著提高鋰硫電池的容量及循環次數。

技術領域

本實用新型涉及鋰電池領域，具體涉及一種高容量鋰硫電池。

背景技術

鋰電池在智能手機、無人飛行器、混合電動汽車有著廣泛的應用，但隨著社會的發展，傳統的鋰離子電池已經難以滿足需求。單質硫有著很高的體積能量密度(2.8kWh L^-1)與質量能量密度(2.5kWh kg^-1)，并且在自然界儲量豐富，價格低廉。以鋰金屬做負極，硫做正極的鋰硫電池具有很高的理論容量(1675mAh g^-1)，是理想的下一代二次電池。

在鋰硫電池中，由于硫以及其還原產物都是電子和離子絕緣體，所以電子和離子在正極傳輸困難。同時不穩定的硫與鋰反應生成的多硫化鋰會從正極載體上脫落，溶于電解液中，導致正極活性物質減少，容量急速下降以及低的庫倫效率。同時，多硫化鋰的溶解還會增加電解液粘性，減小離子導電率，這些問題都限制了鋰硫電池的發展。所以如何固硫，解決多硫化鋰溶出導致的問題，增加循環穩定性，就成為了鋰硫電池研發的重要課題。

通過對正極材料的改性，增加多硫化物與負極材料的相互作用，可以抑制多硫化鋰的溶出，增加循環穩定性。之前的研究多局限于可傳導的基體，如氧化石墨烯、聚合物、雙官能團的粘合劑。

上述的可傳導的基體一方面有利于電子的傳輸，另一方面還并且可以促進不導電的硫發生氧化還原反應。但是不能有效抑制多硫化鋰的溶出以及多硫化鋰的飛梭效應。

實用新型內容

本實用新型提供了一種高容量鋰硫電池，通過在導電網狀交織層表面沉積極薄的修飾層作為正極材料的載體，可以有效地抑制正極活性組分的溶出以及在鋰硫電極間的飛梭，并顯著提高鋰硫電池的容量及循環次數。

具體技術方案如下：

一種高容量鋰硫電池，包括負極極片、正極極片和用于隔離所述負極極片和所述正極極片的隔膜；

所述正極極片包括載體和負載在所述載體上的活性組分；

所述載體包括導電網狀交織層，

及經物理氣相沉積方法均勻沉積在所述導電網狀交織層表面用于固定活性組分的修飾層；

所述的導電網狀交織層經靜電紡絲工藝制備得到。

作為優選，所述導電網狀交織層的厚度為0.5～1.5mm，成分為碳納米纖維、碳納米管或石墨烯。

進一步優選，所述的導電網狀交織層為碳納米纖維網狀交織層，由直徑為100～300nm，長度為10～50μm的碳納米纖維交錯分布得到，平均孔徑為0.5～1μm，孔隙率為70～95％。

作為優選，所述修飾層的厚度為10～100nm，成分為氟化鋰、氟化鐵、氟化鈦、氯化鈉、氯化鋰、氯化鐵、氯化鉻、氟化鈉、氯化銦、氯化銀、氯化銅、氯化鈷、氯化鉍、氯化鉑、氯化鉀、氯化鈮、氯化錳、氯化鎘、氯化汞、氯化鈣或氯化鎂。

進一步優選，所述修飾層為氯化鎂層、氯化鈣層或氯化銦層。

作為優選，所述的負極極片為鋰片，厚度為0.5～1.5mm。。

作為優選，所述的活性組分為單質S或Li₂S₈。