一種高電壓高容量鋰硫電池制造技術

本發明專利技術公開了一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；其中，正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為5?8mm，負極包括鋰金屬和骨架材料兩相結構，鋰金屬的含量為10?80wt.％，骨架材料為導電材料或絕緣材料，電解液為鋰鹽和有機溶劑的混合。該電池安全性能好，循環穩定性佳，耐壓高，容量大。

【技術實現步驟摘要】

：本專利技術涉及鋰離子電池領域，具體的涉及一種高電壓高容量鋰硫電池。
技術介紹
：當今市場上快速發展的電動汽車產業、太陽能、風能等的儲能行業、航空航天儲能產業，都對現階段的電池提出了更高的要求。常規的鋰離子電池經過多年的發展具有循環壽命長、工藝成熟、環境友好等優點，但仍不能滿足日益增長的比容量要求。為了開發高比容量電池，上世紀60年代，通用汽車公司提出以硫為正極的鋰硫電池體系.該體系的理論比容量為1680mAh·g-1，理論能量密度為2600Wh·l-1，且清潔綠色、無毒廉價，在理論上更加能夠滿足市場對高比容量和高能量密度的需要。Li-S二次電池有著很多優勢，同時也存在著亟待優化與解決的不足，這些不足限制了其進一步的發展與應用。由于電池負極由金屬鋰構成，在充電過程中極易在負極處發生電鍍沉積，形成所謂的枝晶化金屬鋰，積累效應會使得枝晶鋰穿過隔膜與電解液進而與正極接觸造成電池內部短路，這是造成Li-S二次電池循環性能差的一個重要原因。由于飛梭效應的存在，鋰負極會生成不溶產物二硫化鋰(Li2S2)和Li2S，其會沉積在負極表面，一方面造成鋰負極性能惡化，另一方面造成正極損失，電池容量的不可逆損失，即造成循環性能的下降。
技術實現思路
：本專利技術的目的是提供一種高電壓高容量鋰硫電池，該電池循環性能優異，穩定性好，耐壓高，容量大，安全環保。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種高電壓高容量鋰硫電池，電池包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；其中，正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為5-8mm，負極包括鋰金屬和骨架材料兩相結構，鋰金屬的含量為10-80wt.％，骨架材料為導電材料或絕緣材料，電解液為鋰鹽和有機溶劑的混合。作為上述技術方案的優選，所述超厚硫電極中的活性材料為碳硫復合物。作為上述技術方案的優選，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為100-170℃，燒結時間為50-200min。作為上述技術方案的優選，所述導電材料為炭黑、富勒烯，石墨烯、碳納米管、模板碳、大孔碳、中空碳球、活性炭、泡沫碳、泡沫銅和泡沫鎳中的一種。作為上述技術方案的優選，所述絕緣材料為玻璃纖維、聚酰亞胺、聚苯胺、聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚乳酸、聚己內酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚乳酸乙醇酸中的一種。作為上述技術方案的優選，所述負極是將固態金屬鋰熔化成液態或氣化成氣態，然后與骨架材料混合形成。作為上述技術方案的優選，所述鋰鹽為LiPF6。作為上述技術方案的優選，所述有機溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二丙酯、乙二醇二甲醚、四甘醇二甲醚、咪唑類離子液體、季銨鹽類離子液體中的一種或多種混合。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提供的鋰硫電池中的負極機械性能好，可以有效抑制枝晶生長，緩解在脫嵌鋰過程中電極的體積膨脹，從而提高了電池的安全性能和循環壽命；且本專利技術提供的鋰硫電池耐壓高，容量大，能量密度高，安全環保。具體實施方式：為了更好的理解本專利技術，下面通過實施例對本專利技術進一步說明，實施例只用于解釋本專利技術，不會對本專利技術構成任何的限定。實施例1一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為5mm，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為100℃，燒結時間為50min；負極是將固態金屬鋰熔化成液態，然后和炭黑混合形成，鋰金屬的含量為10wt.％，電解液為LiPF6和碳酸二甲酯的混合。實施例2一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為8mm，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為170℃，燒結時間為200min；負極是將固態金屬鋰氣化成氣態，然后和碳納米管混合形成，鋰金屬的含量為80wt.％，電解液為LiPF6和碳酸二乙酯的混合。實施例3一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為6mm，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為110℃，燒結時間為80min；負極是將固態金屬鋰熔化成液態，然后和玻璃纖維混合形成，鋰金屬的含量為30wt.％，電解液為LiPF6和碳酸甲乙酯的混合。實施例4一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為6mm，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為120℃，燒結時間為110min；負極是將固態金屬鋰熔化成液態，然后和醋酸纖維素混合形成，鋰金屬的含量為50wt.％，電解液為LiPF6和四甘醇二甲醚的混合。實施例5一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為7mm，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為140℃，燒結時間為140min；負極是將固態金屬鋰氣化成氣態，然后和聚三亞甲基碳酸酯混合形成，鋰金屬的含量為60wt.％，電解液為LiPF6和咪唑類離子液體的混合。實施例6一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為7mm，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為150℃，燒結時間為170min；負極是將固態金屬鋰氣化成氣態，然后和聚乳酸乙醇酸混合形成，鋰金屬的含量為70wt.％，電解液為LiPF6和季銨鹽類離子液體的混合。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高電壓高容量鋰硫電池，其特征在于，電池包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；其中，正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為5?8mm，負極包括鋰金屬和骨架材料兩相結構，鋰金屬的含量為10?80wt.％，骨架材料為導電材料或絕緣材料，電解液為鋰鹽和有機溶劑的混合。

【技術特征摘要】
1.一種高電壓高容量鋰硫電池，其特征在于，電池包括正極、負極以及設置在正極和負極之間的電解液；其中，正極為通過燒結工藝制備的超厚硫電極，厚度為5-8mm，負極包括鋰金屬和骨架材料兩相結構，鋰金屬的含量為10-80wt.％，骨架材料為導電材料或絕緣材料，電解液為鋰鹽和有機溶劑的混合。2.如權利要求1所述的一種高電壓高容量鋰硫電池，其特征在于，所述超厚硫電極中的活性材料為碳硫復合物。3.如權利要求1所述的一種高電壓高容量鋰硫電池，其特征在于，所述燒結工藝的條件為：燒結溫度區溫度為100-170℃，燒結時間為50-200min。4.如權利要求1所述的一種高電壓高容量鋰硫電池，其特征在于，所述導電材料為炭黑、富勒烯，石墨烯、碳納米管、模板碳、大孔碳、中空碳球、活性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李風浪，李舒歆，
申請(專利權)人：東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44