[發(fā)明專利]一種高能量密度鋰硫動力電池制備方法及電池

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810359416.0
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108539125A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍成;徐海平;劉學(xué)良;劉昆;武媛;王耐清;李小兵;陳小平
• 申請（專利權(quán)）人: 桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/1397;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙楚為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

本發(fā)明公開了一種高能量密度鋰硫動力電池制備方法及電池，將金屬鋰層壓實在泡沫銅中，泡沫銅的孔隙結(jié)構(gòu)可以緩解鋰硫電池鋰枝晶的形成，避免了鋰枝晶刺穿隔膜，提高了電池的安全性能，此外用一端開口的隔膜袋封裝泡沫銅/鋰負(fù)極極片，得到全密封的小單元，一方面可以避免疊片過程中因隔膜褶皺而出現(xiàn)的正負(fù)極錯位導(dǎo)致的短路問題，另一方面可以避免疊片過程中金屬鋰層與空氣或氧氣的直接接觸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，具體地說，涉及一種高能量密度鋰硫動力電池制備方法及電池。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境問題越來越嚴(yán)重以及政策導(dǎo)向，全球各個國家已經(jīng)陸續(xù)制定政策若干年后將禁止銷售燃油車，取而代之的是新能源電動汽車。因此新能源汽車是我國當(dāng)前汽車領(lǐng)域發(fā)展的必經(jīng)之路，需要加大研發(fā)力度，開發(fā)適合當(dāng)前需求的新產(chǎn)品。近兩年來，中國新能源市場快速增長，各個車企也開始大力推行新能源汽車。

動力電池是電動汽車的核心部分，也是新能源汽車能否快速發(fā)展的關(guān)鍵部分。根據(jù)國家政策要求，2020年動力電池單體比能量達(dá)350Wh/kg，2025年動力電池單體比能量達(dá)400Wh/kg，2030年動力電池單體比能量達(dá)500Wh/kg。現(xiàn)階段以三元材料為正極的鋰離子動力電池，其能量密度只有200Wh/kg～280Wh/kg，續(xù)航里程不足350公里，在當(dāng)前高鎳NCM、NCA正極材料循環(huán)穩(wěn)定性差情況下，難以短期內(nèi)實現(xiàn)上述目標(biāo)。因此提高鋰離子動力電池能量密度同時降低成本，來提升新能源汽車?yán)m(xù)航里程和動力電池使用壽命，是當(dāng)前新能源汽車發(fā)展亟待解決的技術(shù)問題。

有鑒于此特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高能量密度鋰硫動力電池制備方法及電池。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

一種高能量密度鋰硫動力電池制備方法，制備步驟包括正極活性物質(zhì)的制備、正極漿料的制備、負(fù)極片/隔膜的制備、正極片的制備、電池裝配，其特征在于，所述正極活性物質(zhì)的制備為：采用海泡石和單質(zhì)硫混合后通過管式爐進(jìn)行兩次高溫煅燒，粉碎而成。

進(jìn)一步地，所述負(fù)極片/隔膜的制備為：將泡沫銅嵌入金屬鋰層，惰性氣氛下，高壓壓實而成，并采用一端開口的隔膜袋封裝。

進(jìn)一步地，所述正極片的制備過程中，鋁箔表面涂覆一層陣列的碳納米管。

進(jìn)一步地，所述正極活性物質(zhì)的制備過程中，海泡石和單質(zhì)硫的質(zhì)量比為：2～3:7～8，所述單質(zhì)硫的細(xì)度小于1μm，純度大于99.9％。

進(jìn)一步地，所述正極活性物質(zhì)的制備過程中，管式爐中氣氛條件為真空或N2氛圍，兩次高溫煅燒的條件分別為：150～200℃，300-350℃，所述正極活性物質(zhì)的粒徑小于15μm。

進(jìn)一步地，所述負(fù)極片/隔膜的制備過程中，泡沫銅厚度為15～20μm，壓力為15Kg/cm²。

進(jìn)一步地，所述負(fù)極片/隔膜的制備過程中，隔膜袋由兩層隔膜組成三邊封口一邊開口的袋子，單層隔膜厚度為20～25μm。

進(jìn)一步地，所述正極片的制備過程中，碳納米管厚度為12～16μm。

一種高能量密度鋰硫動力電池，是以上述高能量密度鋰硫動力電池制備方法制備而成。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

1、將金屬鋰層壓實在泡沫銅中，泡沫銅的孔隙結(jié)構(gòu)可以緩解鋰硫電池鋰枝晶的形成，避免了鋰枝晶刺穿隔膜，提高了電池的安全性能。

2、用一端開口的隔膜袋封裝泡沫銅/鋰負(fù)極極片，得到全密封的小單元，一方面可以避免疊片過程中因隔膜褶皺而出現(xiàn)的正負(fù)極錯位導(dǎo)致的短路問題，另一方面可以避免疊片過程中金屬鋰層與空氣或氧氣的直接接觸。