[發明專利]一種半固態鋰硫電池復合極片、半固態鋰硫電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202011562615.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112701245A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 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: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139;H01M10/052;H01M10/0565
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種半固態鋰硫電池復合極片，其特征在于，所述復合極片包括正極極片或負極極片，以及設置于所述正極極片或負極極片外部的復合固態電解質。

2.根據權利要求1所述的復合極片，其特征在于，所述復合固態電解質包括聚合物電解質材料、鋰鹽、無機氧化物/無機硫化物以及溶劑。

3.根據權利要求2所述的復合極片，其特征在于，所述聚合物電解質材料、鋰鹽以及無機氧化物/無機硫化物的質量比為(30～90):(5～30):(5～40)；

優選地，所述聚合物電解質材料包括聚氧化乙烯或其改性物、聚碳酸丙烯酯或其改性物、聚偏二氟乙烯或其改性物、聚甲基丙烯酸甲酯或其改性物或聚硅氧烷或其改性物中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲烷黃酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰或二氟草酸硼酸鋰中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述無機氧化物包括Li_5+xLa₃Zr_2-xT_xO₁₂Li_1+yAl_yGe_2-y(PO₄)₃、Li₁₄Zn(GeO₄)₄、LiAlO₂或LiZrO₂中的任意一種或至少兩種的組合，其中T選自Sc、Ti、V、Y、Nb、Hf、Ta、Al、Si、Ga、Ge或Sn中的至少一種，1.4≤x＜2，0.1≤y＜0.5；

優選地，所述無機硫化物包括Li₂S-P₂S₅、xLi₂S-(1-x)P₂S₅、γ-Li₃PS₄、thio-LISICON或Li₁₀GeP₂S₁₂中的任意一種或至少兩種的組合，x＝60～80；

優選地，所述溶劑包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、無水乙腈或環己酮中的任意一種或至少兩種的組合。

4.根據權利要求2或3所述的復合極片，其特征在于，所述正極極片包括集流體，所述集流體表面設置有正極漿料；

優選地，所述負極極片包括鋰極片；

優選地，所述正極漿料包括硫正極材料、導電劑、粘結劑、鋰鹽以及溶劑。

5.根據權利要求4所述的極片，其特征在于，所述硫正極材料、導電劑、粘結劑以及鋰鹽的質量比為(60～90):(5～12):(2～8):(3～20)；

優選地，所述硫正極材料包括硫碳復合材料和/或硫聚合物復合材料；

優選地，所述導電劑包括導電炭黑、導電石墨、碳納米管、石墨烯或碳纖維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、無水乙腈或環己酮中的任意一種或至少兩種的組合。

6.一種權利要求1-5任一項所述的半固態鋰硫電池復合極片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：將所述固態電解質涂覆于所述正極極片或負極極片表面得到所述復合極片。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述涂覆的方法包括涂布、旋涂或靜電紡絲中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述固態電解質的涂覆厚度為2～50μm。

8.一種半固態鋰硫電池，其特征在于，所述半固態鋰硫電池的裸電芯包括隔膜、至少一片正極極片以及至少一片負極極片，所述隔膜具有連續彎折結構，所述正極極片以及負極極片依次設置于所述隔膜連續彎折形成的凹槽內部，所述正極極片以及負極極片為權利要求1-5任一項所述的復合極片。