锂‑硫电池的制作方法

文档序号:12142881阅读:来源:国知局

技术特征:

1.正极,特征在于其包含:

-至少一种作为活性电极材料的复合材料,该复合材料包含硫(S)和碳(C),

-至少一种聚合物粘合剂P1

-至少一种低摩尔质量的液体直链聚醚,以及

-至少一种锂盐L1

其中,所述硫(S)占所述正极总质量的至少40质量%,并且

其中,所述包含硫(S)和碳(C)的复合材料是按照以下步骤获得的:

i)使基本上为中孔的碳剂和硫剂进行混合的步骤,所述硫剂选自元素硫S8和包含至少一个S-S键的有机硫化合物,所述混合物中硫(S)的量占75质量%至85质量%,

ii)对前述步骤i)得到的混合物进行研磨的步骤,

iii)在足以熔化所述硫的温度下、在密闭容器中对前述步骤ii)得到的研磨混合物进行热处理的步骤,

iv)对来自于前述步骤iii)的热处理混合物进行研磨的步骤,

步骤i)中所使用的碳剂表现出以下特性:

-比表面积SBET大于或等于700m2/g,所述比表面积按BET法计算,

-平均中孔尺寸介于4nm和10nm之间,所述尺寸按BJH方法计算,以及,

-总孔体积大于或等于1cm3/g,所述总孔体积按BET法计算。

2.根据权利要求1的正极,其特征在于所述碳剂为炭黑。

3.根据权利要求1或权利要求2的正极,其特征在于所述足以用于步骤iii)中热处理的温度为115℃至270℃。

4.根据前述权利要求中任一项的正极,其特征在于步骤iii)在干燥的空气气氛中进行。

5.根据前述权利要求中任一项的正极,其特征在于,相对于所述正极的总质量,其包含2质量%至20质量%的低摩尔质量的液体直链聚醚。

6.根据前述权利要求中任一项的正极,其特征在于所述低摩尔质量的液体直链聚醚选自:

*化学式为H-[O-CH2-CH2]m-OH的聚乙二醇,其中m介于1和13之间,

*化学式为R-[O-CH2-CH2]p-O-R'的乙二醇醚,其中p介于1和13之间,并且R和R'相同或不同,为直链的、取代的或环状的烷基,

*化学式为R1-[CH2-O]q-R1′的醚,其中q介于1和13之间,并且R1和R1′相同或不同,为直链的、取代的或环状的烷基,

*环醚、环聚醚,以及

*它们的一种混合物。

7.根据前述权利要求中任一项的正极,其特征在于所述聚醚为四乙二醇二甲醚(TEGDME)。

8.根据前述权利要求中任一项的正极,其特征在于,相对于所述正极的总质量,其包含5质量%至20质量%的聚合物粘合剂P1

9.根据前述权利要求中任一项的正极,其特征在于,相对于所述正极的总质量,其包含2质量%至25质量%的锂盐L1

10.根据前述权利要求中任一项的正极,其特征在于所述聚合物粘合剂P1为聚乙烯亚胺(PEI)或为翠绿亚胺盐(ES)形式的聚苯胺。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的正极的制造方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

a)将包含硫(S)和碳(C)的复合材料与根据权利要求1至10中任一项所述的至少一种聚合物粘合剂P1、至少一种锂盐L1、至少一种低摩尔质量的液体直链聚醚,以及任选的至少一种所述聚合物粘合剂P1的溶剂混合的步骤,以获得电极浆料,

b)将所述电极浆料涂布于至少一种载体上的步骤,

c)对所述电极浆料进行干燥的步骤,以获得呈负载型膜形式的正极。

12.根据权利要求11的方法,其特征在于,所述溶剂占复合材料与聚合物粘合剂P1、锂盐L1和聚醚的混合物的总质量的低于30质量%。

13.根据权利要求11或权利要求12的方法,其特征在于步骤a)是通过挤出或通过研磨进行的。

14.锂-硫电池,其特征在于,该电池包括:

-根据权利要求1至10中任一项所述的正极,或按照权利要求11至13中任一项所述方法制造的正极,

-选自于锂和锂合金的金属负极,

-凝胶化聚合物电解质,其包含至少一种权利要求6所述的低摩尔质量的液体直链聚醚、至少一种锂盐L2以及至少一种聚合物粘合剂P2

15.根据权利要求14的锂-硫电池,其特征在于,相对于所述凝胶化聚合物电解质的总质量,所述凝胶化聚合物电解质包含20质量%至45质量%的锂盐L2

16.根据权利要求14或权利要求15的锂-硫电池,其特征在于所述锂盐L2选自于氟酸锂(LiFO3)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、氟硼酸锂(LiBF4)、偏硼酸锂(LiBO2)、高氯酸锂(LiClO4)、硝酸锂(LiNO3)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、及其混合物。

17.根据权利要求14至16中任一项的锂-硫电池,其特征在于所述凝胶化聚合物电解质包含占所述凝胶化聚合物电解质的总质量3质量%至20质量%的聚醚。

18.根据权利要求14至17中任一项的锂-硫电池,其特征在于所述凝胶化聚合物电解质包含占所述凝胶化聚合物电解质的总质量40质量%至80质量%的聚合物粘合剂P2

19.根据权利要求14至18中任一项的锂-硫电池,其特征在于所述聚合物粘合剂P2选自聚烯烃,如乙烯和丙烯的均聚物或共聚物、或者这些聚合物中至少两种的混合物;环氧乙烷、甲醛、环氧丙烷、环氧氯丙烷或烯丙基缩水甘油醚的均聚物和共聚物(例如,PEO、PEO共聚物),或其混合物;卤代聚合物,如氯乙烯、偏二氟乙烯(PVDF)、偏二氯乙烯、四氟乙烯或三氟氯乙烯的均聚物和共聚物,偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP),或其混合物;阴离子电子非导电聚合物,如聚苯乙烯磺酸盐、聚丙烯酸、聚谷氨酸盐、海藻酸盐、果胶,或它们的混合物;聚丙烯酸酯;以及其混合物。

20.权利要求14至19中任一项所述的锂-硫电池的制造方法,其特征在于其包括以下步骤:

A)制备权利要求14至19中任一项所述的凝胶化聚合物电解质的步骤;以及

B)将权利要求1至10中任一项所述的正极或按照权利要求11至13中任一项所述方法制造的正极、负极、以及前述步骤A)中得到的凝胶化聚合物电解质进行组装的步骤。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1