0109] 用实施例4的方法制作和测试电池，不同的是将固体组分是60%元素硫、20%活 性炭、10%己快黑、10%PVDF的混合物分散在NMP中制成浆料。活性物质硫的比容量和循 环寿命结果如表1所示。仅添加无活性粘结剂PVDF，IC和8C的硫比容量和循环寿命低于 添加活性聚合物和小分子有机物的实施例和对比例。
[0110] 对比例2
[0111] 用实施例4的方法制作和测试电池，不同的是将固体组分是60%元素硫、20%活 性炭、10%己快黑、10%PMTMP的混合物分散在NMP中制成浆料。活性物质硫的比容量和循 环寿命结果如表1所示。IC和8C的硫比容量和循环寿命低于添加主体结构相同但有氮氧 自由基的聚合物的实施例4。
[0112] 对比例3
[0113] 用实施例4的方法制作和测试电池，不同的是将固体组分是60%元素硫、20%活 性炭、10%己快黑、10%的2,2,6,6-四甲基脈巧氮氧自由基灯EMPO)的混合物分散在NMP 中制成浆料。活性物质硫的比容量和循环寿命结果如表1所示。硫比容量与添加含氮氧自 由基的聚合物的实施例4相近，但IC和8C的循环寿命低于实施例4,说明小分子受到溶解 和扩散影响。
[0114] 对比例4
[0115] 用实施例4的方法制作和测试电池，不同的是将固体组分是60%元素硫、20%活 性炭、10 %己快黑、10 %的1，5-二氯蔥酿值A曲的混合物分散在NMP中制成浆料。活性物 质硫的比容量和循环寿命结果如表1所示。硫比容量与添加含酿类基团的聚合物的实施例 10相近，但IC和8C的循环寿命低于实施例10,说明小分子受到溶解和扩散影响。
[0116] 对比例5
[0117] 用实施例4的方法制作和测试电池，不同的是将固体组分是60%元素硫、20%活 性炭、10%己快黑、10%的N-甲基邻苯二甲醜亚胺（NMPI)的混合物分散在NMP中制成浆 料。活性物质硫的比容量和循环寿命结果如表1所示。硫比容量与添加含醜亚胺基团的聚 合物的实施例17相近，但IC和8C的循环寿命低于实施例17,说明小分子受到溶解和扩散 影响。
[0118] 表1活性物质硫的比容量和循环寿命
[0119] I放忠隹率ICI放电倍率8C 电子法. 电子迷稼赖介体活化物质 活性物廣化 查兮 介体 添加量叱容量 爾寿，P容量 循琢寿命 wt%mAh/gmAh/：g 实施例 4 PTMA-10% -UaO-.54 -432 御 实施例5 PTMA 0.1%~ 635 II '术能充放电 不能充放电 自曲 实施例6 PTMAS%- 789 40 2Q0 促 基裘 实施例 7 PTMA - 15% - 992 - 58 - 314 86 实施例 8 PTMA 30%~ 7的 44 207 65 _ 实施例 9PTVE- 10% - 998 - 47 - 325 16 实施例 10 PAQS 10% 12^ ^ ^ 2^ 实施例11 PAQS (U% 屈 26 不能充放电 不能充放电 实施例韦-PAQS~ 5% - 996 - 3巧- 4 扮 167 藏类 实施例 13 PAQS 15% 1019 - 3引 495 11] - 实施例 HPAQS 30% 930 3巧 468 - 162 实施例 15 PDBM 10% Hm4I0 148 _ 实施例化 PANQ - 10% - 1135 - 359 - 412 184 实施例 17 円 - 10% - 1172 - 349 - 552 171 实施例1^' PI 0.1% 628 ~ 52 不能充放电 來能充放电 聚眺 实施例 19-PI- 5% - 856 - 180 -313 78' 亚胺 实施例20PI____942 305 巧6__87 类 实施例 21PI- 30% - 721 - 211 - 200 68 实施例社 PPDI 10%~ 1035 241 321 備： _ 实施例 23PNBI 10% - 935 - 3統 304 165 对比例1 -PVDF 10% 588 ~ 16 ~不能充放电 不能充放电 对把例2PMTMP'~10% 685 ~ 12 不能充放电-不能充放电 对化 对此例 3TEMPO10% 1038 - 1:8 -414 3 对此例 4 DAQ 10% 1246 45 535 10 I 对比例 5 NMPI 10坑 11.27 67 472 ；3：6
[0120] 放电倍率计算是W活性物质硫理论比容量1675mAh/g全部放出的电量为电池容 量。例如电池内含有活性物质硫Ig,电池理论容量则为1675mAh，IC放电电流为1675mA，8C 放电电流为13400mA。
[0121] 循环寿命W电池循环过程中实测最高容量的80%为下限，高于该容量的循环次数 为循环寿命。例如电池实测最高容量为lAh，容量高于0. 8Ah的循环次数为电池的循环寿 命。
[0122] 最后，还需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括郝些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为送种过程、方法、物品或者设备所固有的 要素。
【主权项】
1. 一种锂硫电池，其特征在于，包括： 含锂的负极活性层； 含硫电化学活性物质的正极活性层； 位于正极活性层和负极活性层之间的电解质； 形成于正极活性层、和/或电解质内的电子迁移介体，所述电子迁移介体被定义为在 正极活性物质还原电位和负极活性物质的氧化电位区间内具有可逆氧化还原电化学活性 的聚合物。2. 根据权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于：所述电子迁移介体选自含氮氧自由 基重复单元的聚合物、醌类聚合物、含酰亚胺重复单元的聚合物中的一种或多种的组合。3.根据权利要求2所述的锂硫电池，其特征在于：所述醌类聚合物包括苯醌类、萘醌 类、菲醌类、蒽醌类重复单元的聚合物。4.根据权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于：所述正极活性层中电子迁移介体的 重量占比为〇.1%~30%。5.根据权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于：所述电子迁移介体的氧化还原电位 为1. 2疒2. 4V。6. 根据权利要求4所述的锂硫电池，其特征在于：所述电子迁移介体的氧化还原电位 为1. 5V~2. 0V。7.-种锂硫电池正极，包括含硫电化学活性物质的正极活性层，其特征在于：所述正 极活性层中含有电子迁移介体，所述电子迁移介体为具有可逆氧化还原电化学活性的聚合 物。8. 根据权利要求1所述的锂硫电池正极，其特征在于：所述电子迁移介体选自含氮氧 自由基重复单元的聚合物、醌类聚合物、含酰亚胺重复单元的聚合物中的一种或多种的组 合。9. 一种锂硫电池电解质，其包括电子迁移介体，所述电子迁移介体为具有可逆氧化还 原电化学活性的聚合物。10. 根据权利要求9所述的锂硫电池电解质，其特征在于：所述电子迁移介体选自含氮 氧自由基重复单元的聚合物、醌类聚合物、含酰亚胺重复单元的聚合物中的一种或多种的 组合。
【专利摘要】本申请公开了一种锂硫电池正极、电解质及锂硫电池，该锂硫电池包括：含锂的负极活性层；含硫电化学活性物质的正极活性层；位于正极活性层和负极活性层之间的电解质；形成于正极活性层、和/或电解质内的电子迁移介体，所述电子迁移介体被定义为在正极活性物质还原电位和负极活性物质的氧化电位区间内具有可逆氧化还原电化学活性的聚合物。本发明的正极或电解质中使用了可以提高硫的利用效率、电化学活性和抑制硫损失的电子迁移介体添加剂。采用该正极或电解质的锂硫电池具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命。另外本发明所采用的电子迁移介体为聚合物，其不能通过扩散、迁移、对流到达负极。
【IPC分类】H01M10/0567, H01M4/62, H01M10/052
【公开号】CN105322219
【申请号】CN201410350966
【发明人】陈宏伟, 王长虹, 葛军, 卢威, 陈立桅
【申请人】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月23日