[發明專利]鋰硫電池電芯、鋰硫電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010056945.0
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111244528A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 彭祖鈴;王濤
• 申請（專利權）人: 中航鋰電技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/0583
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 李華;崔香丹

提供一種鋰硫電池電芯，包括：復合負極，其包括依次層疊的第一電解質層、負極片和第二電解質層；正極片；所述復合負極為連續的Z字形折疊層，相鄰折疊層之間形成容置層，所述正極片容置于所述容置層。本發明的電芯，可保障電池結構每個單元受力更均勻，一致性更好，保障了鋰硫電池充放電過程中的化學反應順利進行。本發明的方法可使鋰負極得到保護，同時提升電池良率和裝配效率。

技術領域

本發明屬于化學電源領域，具體涉及一種鋰硫電池電芯、鋰硫電池及其制備方法。

背景技術

常見的鋰硫電池電芯裝配方法有疊片式和卷繞式。疊片式工藝相對簡單，操作靈活，一般是先將正、負極片按照設計要求模切成一定的尺寸，采用疊片機重復層層累疊而成，疊片式對極片均一性要求相對較低，可以在疊片前再經過一次極片篩選過程提升極片一致性，報廢率相對較低，且疊片式可實現厚度較大，柔韌性較差的極片的裝配，但疊片式的缺點是效率相對較低，且電芯內部結構不夠緊密電池內阻偏大。

卷繞式是先將正負極模切出極耳，再平行重疊之后，按照一定的方向在卷幀上卷繞成扁平的圓柱狀結構。卷繞式電芯結構緊湊，內阻低，電芯功率密度高，但是該方法對電極均勻性、極片柔韌性要求都很高，厚度較大的極片卷繞效果會很差，此外正負極與隔膜同時卷繞張力調節過輥非常多，調機時間會很長，報廢率也很高。

由于鋰硫電池正負極體積膨脹均較大，且電極導電性又很差，因此若單一采用疊片式進行裝配，電芯緊湊均一性很難保證，電芯內阻將會很大，更加不利于電性能的提高，且裝配效率將大大降低。但高能量密度的鋰硫電池正負極片厚度普遍較大，若采用純卷繞方式則很難保證正極材料的容量發揮。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供一種鋰硫電池電芯及其制備方法。

本發明提供一種鋰硫電池電芯，包括：復合負極，其包括依次層疊的第一電解質層、負極片和第二電解質層；正極片；所述復合負極為連續的Z字形折疊層，相鄰折疊層之間形成容置層，所述正極片容置于所述容置層。

根據本發明的一實施方式，所述第一電解質層和所述第二電解質層為固態或凝膠態電解質。

根據本發明的另一實施方式，所述第一電解質層和所述第二電解質層包括隔膜和擔載在隔膜的兩個表面上的固態或凝膠態電解質。

根據本發明的另一實施方式，所述第一電解質層和/或第二電解質層在所述負極片的長度方向一端具有超過所述負極片長度的延伸部，所述延伸部包圍所述連續的Z字形折疊層至少一周。

根據本發明的另一實施方式，所述容置層為2個以上。

本發明還提供一種鋰硫電池，包括上述的鋰硫電池電芯。

本發明又提供一種鋰硫電池電芯的制備方法，包括：形成第一電解質層和第二電解質層；將所述第一電解質層、負極和所述第二電解質層依次層疊形成復合負極；將所述復合負極按Z字形折疊，相鄰折疊層之間形成容置層，在所述容置層之間設置正極片，重復該步驟形成電芯。

根據本發明的一實施方式，形成所述第一電解質層和所述第二電解質層包括：將高分子導電聚合物、鋰鹽及無機陶瓷組分真空干燥至恒重后，將三者與溶劑混合形成漿料；通過所述漿料形成所述第一電解質層和第二電解質層。

根據本發明的另一實施方式，形成所述第一電解質層和所述第二電解質層包括：將高分子導電聚合物、鋰鹽2及無機陶瓷組分與溶劑混合形成漿料；將所述漿料涂布到隔膜上，然后除去所述溶劑，得到所述電解質層。

根據本發明的另一實施方式，所述第一電解質層和/或第二電解質層在所述負極片的長度方向一端具有超過所述負極片長度的延伸部，所述方法還包括，在所述正極片設置結束后，用所述延伸部包圍所述電芯至少一周。