[發明專利]一種鋰硫電池負極極片、鋰硫電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202011496036.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112615011A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 彭燕秋;黃苗;李琦旸;袁中直;劉金成;劉建華
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/052;H01M4/36;H01M4/54;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/133;H01M4/134;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種鋰硫電池負極極片、鋰硫電池及其制備方法，所述負極極片包括集流體設置于所述集流體表面的負極漿料，所述負極漿料包括銀粉以及碳材料。所述鋰硫電池負極極片的制備方法包括：將所述負極漿料涂覆于集流體表面輥壓得到。以所述負極極片制備得到的所述鋰硫電池具有優異的循環性能，質量輕，比能量高。

技術領域

本發明屬于鋰硫電池領域，涉及一種鋰硫電池負極極片、鋰硫電池及其制備方法。

背景技術

無人機產業在近年呈現迅猛勢頭，鋰硫電池因具有高能量密度的優勢，亟需進一步提高循環性、安全性和可生產性從而滿足無人機對電池續航能力日益提高的需求。

鋰硫電池具有理論能量密度高、原料豐富易得、價格低廉的優點，可廣泛應用于航空航天及新能源汽車等領域，是下一代高比能電池的主要發展方向之一。目前，應用于無人機的鋰硫電池可提高約1倍的續航能力，但仍存在循環性能低、安全性差以及亟待攻克關鍵工程工藝技術等問題。

鋰硫電池的循環性能在很大程度上受限于金屬鋰負極。金屬鋰在剝離-沉積過程中易產生鋰枝晶，刺破隔膜導致短路。同時鋰的粉化導致電池容量急劇衰減。

針對鋰負極問題，已有大量研究可在實驗室水平取得良好的效果。其策略，包括：調控電解質組分，原位生成負極SEI膜作為保護層；人工涂覆無機物/聚合物保護層；以及鋰合金技術等手段。但各方法復制到實體電芯中，仍無法切實地解決鋰負極的循環問題。

而從根源上解決金屬鋰問題的方法，便是將鋰金屬替換成非鋰負極。CN108321438 A使用石墨負極，通過滴加金屬鋰粉末預鋰化，實現全石墨鋰硫電池的組建。CN110444734 A則將硅基負極應用到鋰硫電池中，通過在正極加入氮化鋰作為鋰源，來實現無鋰負極鋰硫電池的組裝。盡管這些做法都能有效提高電池的循環，但是，由于石墨與硅氧、硅碳的比容量均不高，為了保證合理的電池設計，負極需引入較大量石墨或硅材料，大大增加了電池的質量，拉低了電池質量比能量水平。

發明內容

為解決現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種鋰硫電池負極極片、鋰硫電池及其制備方法，所述鋰硫電池具有優異的循環性能，質量輕，比能量高。

為達到上述技術效果，本發明采用以下技術方案：

本發明目的之一在于提供一種鋰硫電池負極極片，所述負極極片包括集流體設置于所述集流體表面的負極漿料，所述負極漿料包括銀粉以及碳材料。

本發明中，采用銀/碳混合材料作為負極，借助銀對金屬鋰的親和性，誘導鋰的均勻沉積，緩解枝晶問題，提高電池循環性能。同時該銀/碳混合材料層厚度很薄，可大大降低電池質量，保證電池質量比能量在較高水平。

作為本發明優選的技術方案，所述負極漿料的組成還包括粘結劑以及溶劑。

優選地，所述銀粉、碳材料以及粘結劑的質量比為(10～30):(60～87):(3～10)，如11:86:3、12:84:4、15:814:、18:77:5、20:74:6、22:71:7、25:66:9或28:62:10等，并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

作為本發明優選的技術方案，所述碳材料包括炭黑、乙炔黑或導電石墨中的任意一種或至少兩種的組合。

優選地，所述粘結劑包括聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯。

優選地，所述溶劑包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或環己酮中的任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮的組合、N-甲基吡咯烷酮和環己酮的組合、環己酮和N,N-二甲基甲酰胺的組合或N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和環己酮的組合等。

本發明目的之二在于提供一種上述鋰硫電池負極極片的制備方法，所述制備方法包括：將所述負極漿料涂覆于集流體表面輥壓得到。