[發(fā)明專利]一種鋰硫電池化成方法及該化成方法制備的鋰硫電池

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• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111370791A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 孟躍中;林乙龍;王拴緊;肖敏;韓東梅;任山
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/052;H01M10/058
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所(普通合伙) 44229
• 代理人: 姜若天

本發(fā)明公開了一種鋰硫電池化成方法及該化成方法制備的鋰硫電池，包括以下步驟：將鋰硫電池注液封口后，轉入化成柜進行化成，抽氣，二次封口。本發(fā)明通過一個高頻對稱/不對稱充放電化成方法，在短時間內實現高硫量鋰硫電池高面載量S/C電極與電解液的浸潤，并有效抑制多硫化鋰的溶出，避免在抽氣/二次封口過程中造成活性物質的損失，有效解決了化成后鋰硫電池容量低，循環(huán)穩(wěn)定性差等問題。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰硫電池技術領域，具體地說，涉及一種鋰硫電池化成方法及該化成方法制備的鋰硫電池。

背景技術

隨著科技的不斷進步和人們生活水平的提高，對可充電二次電源產品的性能提出了更高的要求。其中，以硫為正極，鋰金屬為負極，含鋰離子有機溶劑為電解液的鋰硫電池擁有1675mAh g^-1和2600Wh kg^-1的超高容量和能量密度，被認為是繼鋰離子電池后最接近商業(yè)化的高比能量二次電池體系。除此之外，鋰硫電池的正極活性物質（單質硫）來源廣、價格低、環(huán)境友好等優(yōu)勢使其成為繼鋰離子電池之后最具發(fā)展?jié)摿Φ膬δ荏w系之一。目前，世界上很多國家政府都在大力支持鋰硫電池的技術開發(fā)。

然而鋰硫電池在商業(yè)化過程中仍受到諸多問題的阻礙，如正極活性材料導電性低，多硫化鋰在電解液溶解并遷移，進而與金屬鋰負極反應產生“穿梭效應”，以及金屬鋰枝晶的產生等。針對這些問題，研究者們通過各種碳材料來增加正極導電性，并物理、化學吸附等方法來抑制多硫化鋰的穿梭，通過原位、非原位等方法在鋰金屬負極表面構筑SEI膜。在一定程度上解決了鋰硫電池的循環(huán)問題。

同時，在鋰硫電池中，化成方式也會顯著影響電池性能。化成作為鋰硫電池制造工藝中極其重要的一道工序，化成時電解液浸潤S/C正極，同時電池發(fā)生自放電現象，多硫化鋰從正極溶出到電解液中。若化成方法不當，則會造成S正極無法充分浸潤，或多硫化鋰過量溶出在電解液中并在二次封口時被抽出，造成活性物質的損失。因此，化成方法很大程度地影響了鋰硫電池的循環(huán)性能。

有鑒于此，的確有必要提供一種針對鋰硫電池的化成方法，特別是在高硫含量和高面載量的情況下。以滿足對電芯性能的要求，又能節(jié)省時間，提高生產效率，降低生產成本。高頻對稱/不對稱充放電化成方式在短時間內使S/C電極與電解液充分浸潤，同時把多硫化鋰“鎖住”在正極側，避免其溶解在電解液中，提高了鋰硫電池的容量發(fā)揮和循環(huán)穩(wěn)定性。

發(fā)明內容

為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰硫電池的化成方法，以滿足對電芯性能的要求，節(jié)省化成時間，提高生產效率。在短時間內使S/C電極與電解液充分浸潤，同時把多硫化鋰“鎖住”在正極側，抑制了活性物質的損失，提高了化成后鋰硫電池的容量發(fā)揮和循環(huán)穩(wěn)定性。

為了實現上述發(fā)明目的，一方面，本發(fā)明提供一種鋰硫電池化成方法。所述鋰硫電池化成方法步驟如下：

一種鋰硫電池化成方法，包括以下步驟：將鋰硫電池注液封口后，轉入化成柜進行化成，抽氣，二次封口。

作為優(yōu)選的，在上述的鋰硫電池化成方法中，所述鋰硫電池的正極是由硫單質、含硫復合材料、多硫化鋰Li₂S_x及其復合材料中的一種或多種組成；

鋰硫電池的負極是由金屬鋰、鋰金屬合金、含鋰復合材料、石墨、硅碳材料中的一種或多種組成；

鋰硫電池的電解質形態(tài)為液態(tài)、凝膠態(tài)或固態(tài)，溶質為LiTFSI、LiFSI、LiPF₆中的一種或多種組成；

所述的液態(tài)電解質采用的溶劑為醚類溶劑或酯類溶劑；