[發明專利]一種鋰硫電池負極的制備方法和使用該負極的鋰硫電池

有效

• 申請號: 202110063163.4
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112820859B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 陳成猛;王振兵;蘇方遠;孔慶強;戴麗琴;楊亞杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/04;H01M4/134;H01M4/38;H01M10/052
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 張向瑩

1.一種鋰硫電池負極制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將集電體作為基底，與鋰金屬負極組件1通過輥壓方式復合，形成組合體1；其中輥壓方式復合是將鋰金屬負極組件1和集電體靠近極耳端區域對齊放置；所述鋰金屬負極組件1的寬度等于集電體的寬度，長度為集電體長度的1/3~2/3；且鋰金屬負極組件1的面容量和正極單元的面容量比，也即N/P比值為1.5~4.5；

S2、再將組合體1作為基底,與鋰金屬負極組件2通過輥壓方式復合，形成組合體2；所述鋰金屬負極組件2與S1中的鋰金屬負極組件1的成分相同；所述鋰金屬負極組件2的厚度為鋰金屬負極組件1厚度的50%-90%；輥壓方式復合過程中，是將鋰金屬負極組件2和集電體遠離極耳端區域對齊放置；所述鋰金屬負極組件2的寬度等于集電體的寬度，長度為集電

體長度的1/3~2/3，且鋰金屬負極組件2的長度與鋰金屬負極組件1的長度之和等于集電體的長度；

S3、再將組合體2作為基底,且以組合體2未和鋰金屬負極組件2結合的面作為復合面，與鋰金屬負極組件3通過輥壓方式復合，形成組合體3；所述鋰金屬負極組件3和S1中的鋰金屬負極組件1的成分和尺寸一致；在復合過程中，是將鋰金屬負極組件3和集電體靠近極耳端區域對齊放置，且與組合體2上另一面的鋰金屬負極組件1保持對稱對齊；

S4、再將組合體3作為基底,與鋰金屬負極組件4通過輥壓方式復合，形成組合體4；所述組合體4即為鋰硫電池負極；所述鋰金屬負極組件4和S2中鋰金屬負極組件2的成分和尺寸一致；在復合過程中，是將鋰金屬負極組件4和集電體遠離極耳端區域對齊放置，且與組合體3上另一面的鋰金屬負極組件2保持對稱對齊。

2.根據權利要求1所述的一種鋰硫電池負極制備方法，其特征在于：所述步驟S1中鋰金屬負極組件1為經過表面預處理或者未經預處理的金屬鋰帶；所述集電體為泡沫銅、泡沫鎳、泡沫炭、銅箔、銅網、涂炭銅箔、涂炭銅網或炭布。

3.一種使用權利要求1-2任一項所述的鋰硫電池負極制備方法制備的鋰硫電池負極的鋰硫電池，其特征在于：所述鋰硫電池包括負極單元、正極單元、隔離膜和電解液；將鋰硫電池負極、正極單元、隔離膜通過疊片，注入電解液，封裝形成鋰硫電池；所述負極單元是經過如下步驟S1~S4輥壓所形成的鋰硫電池負極：

S1、以集電體為基底，將鋰金屬負極組件1與集電體靠近極耳端區域對齊放置，通過輥壓方式復合形成組合體1；

S2、再以組合體1為基底, 將鋰金屬負極組件2與集電體遠離極耳端區域對齊放置，通過輥壓方式復合形成組合體2；

S3、再以組合體2為基底,且以組合體2未和鋰金屬負極組件2結合的面作為復合面，將鋰金屬負極組件3與靠近集電體極耳端區域對齊放置，且與組合體2上另一面的鋰金屬負極組件1保持對稱對齊；通過輥壓方式復合形成組合體3；

S4、再以組合體3為基底, 將鋰金屬負極組件4與集電體遠離極耳端區域對齊放置，且與組合體3上另一面的鋰金屬負極組件2保持對稱對齊，通過輥壓方式復合形成組合體4；所述組合體4即為鋰硫電池負極；

所述步驟S1中鋰金屬負極組件1為經過表面預處理或者未經預處理的金屬鋰帶；且鋰金屬負極組件1的面容量和正極單元的面容量比，也即N/P比值為1.5~4.5；所述集電體為泡沫銅、泡沫鎳、泡沫炭、銅箔、銅網、涂炭銅箔、涂炭銅網或炭布；

所述鋰金屬負極組件1的寬度等于集電體的寬度，長度為集電體長度的1/3~2/3；

所述步驟S2中的鋰金屬負極組件2與S1中的鋰金屬負極組件1的成分相同；

所述鋰金屬負極組件2的寬度與鋰金屬負極組件1的寬度一致，長度為集電體長度的1/3~2/3，且鋰金屬負極組件2的長度與鋰金屬負極組件1的長度之和等于集電體的長度；所述鋰金屬負極組件2的厚度為鋰金屬負極組件1厚度的50%-90%；

所述鋰金屬負極組件3和鋰金屬負極組件1的成分和尺寸一致；

所述步驟S4中的鋰金屬負極組件4和步驟S2中的鋰金屬負極組件2的成分和尺寸一致。

4.根據權利要求3所述的一種使用鋰硫電池負極的鋰硫電池，其特征在于：所述正極單元包括正極活性材料、導電劑、粘接劑和集電體，所述正極活性材料為單質硫粉、硫碳復合材料、硫化鋰、多硫化物的一種物質或幾種物質的復合物。