一种复合型结构的锂硫电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及裡硫电池领域。
【背景技术】
[0002] 大规模储能强烈需求和电动车的进展大大促进了大规模裡离子二次电池的发展， 但是即使裡离子电池的最高理论能量密度也无法达到上述应用的要求。裡硫二次电池作为 下一代裡电池，具有非常高的理论比能量密度（2600Wh.kg1)而且价格便宜，环境友好。因 此具有很好的应用前景。
[0003] 目前裡硫电池取得了长足的进步，但仍有一些限制需要进一步改进。1)、放电产物 多硫化物的溶解并在正负极之间穿梭使得裡硫电池循环稳定性差，远不能达到人们的实际 需求。2)、硫W及硫化裡本身的绝缘性限制了电池的充分放电，影响电池的放电容量。
[0004] 金属硫化物作为正极材料在第一代裡电池中也得到很好的应用，例如硫化铁，它 的嵌裡/脱裡电位在1. 7V和2. 5V之间和裡硫电池非常接近。同时因为金属硫化物充放电 过程中是嵌入脱嵌过程，不存在类似裡硫电池的固相-液相转变，所W相对裡硫电池具有 更好的循环稳定性。但是单纯金属硫化物的电极理论容量并不高（相对硫来说）。所W人 们尝试将硫与金属硫化物简单混合共同用于正材材料巧IectrochemistryLetters, 1(1) A24-A26(2012)sElectrochemistryCommunications31 (2013)71 - 75)。制备的电池具有 相对好的电池性能。但是送种电池结果并没有充分利用金属硫化物的性能来提高电池的循 环稳定性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供了一种复合型结构的裡硫电池。送种结构的裡硫电池不但能 够很好的发挥裡硫电池的容量，也能保持好的循环稳定性。
[0006] 一种复合型结构的裡硫电池，包括依次叠合的负极、隔膜、正极，于隔膜和正极间 设有阻硫复合层。
[0007] 所述的阻硫复合层位于正极和隔膜之间，由具有电化学活性的金属硫族化物制备 而成；
[0008] 所述的具有电化学活性的金属硫族化物化学可为W下的一种或者二种W上： TiSz,MoSz,WSz,SnSz,CdS,TaSez,TiSez,MoSez,WSe2,SnSez,CdSe,TaSez,TiTez,MoTez,WTez, SnTe2,CdTe，TaTe2。
[0009] 所述的阻硫复合层中还可添加或不添加导电性好材料；石墨帰、碳纳米管、活性炭 中的一种或者二种W上，W提高阻硫复合层的电化学活性，提高电池容量发挥；导电性好材 料于阻硫复合层中的质量含量为0-50%。
[0010] 所述负极材料为金属裡、裡合金、富裡石墨材料W及富裡娃材料中的一种或者二 种W上；
[0011] 所述隔膜材料为聚丙帰膜、聚己帰膜、聚丙帰聚己帰复合膜、玻璃纤维素膜、聚偏 氣己帰膜中的一种或者二种；
[0012] 所述的正极材料为活性硫物质与导电材料复合而成；活性物质为单质硫，导电材 料为炭材料或多孔金属材料；活性物质与导电材料质量比为1:50-50:1。
[0013] 负极、隔膜、阻硫复合层、正极中均浸有电解质。
[0014] 本发明有益效果
[0015] 复合型结构的裡硫电池，于隔膜和正极间设有阻硫复合层。阻硫复合层的作用是 能够有效的阻隔多硫化裡的迁移，避免了多硫化裡与负极直接接触而发生反应，进而提高 电池的循环稳定性和库伦效率，而且复合阻硫层本身能发挥容量，所W也能整体提高电池 容量。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的复合型结构的裡硫电池结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过实施例来进一步阐述本发明，而不是限制本发明。
[001引 实施例1
[0019] 将1质量分数的TiSz在10质量份数的己醇中分散均匀，并将TiSz的分散液喷涂 到聚丙帰隔膜上，烘干除水备用。
[0020] 裡硫电池的负极是厚度为20微米的裡巧。正极采用W下方法制备；20质量份数 的SuperP炭、70质量份数的单质硫、10质量份数的聚偏氣己帰（PVD巧在N-甲基化咯焼 丽（NI巧中的共混，涂覆到铅巧上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.0毫克/平方厘米。 电解质溶液是二（H氣甲基礙醜基）亚胺裡的溶液，溶剂为己二醇二甲離/二氧戊环（体 积比1 ;1)，电解液的浓度为Imol/L。将上述的组件W正极/隔膜（含TiSz涂层）/负极的 层状结构组装在一起，并按照20微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。静止1小 时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别WO.ICUC进行电池充放电。充电的截止电压为 2. 8V，放电的截止电压为1.5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循环后比容 量W及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[00川对比例1
[0022] 裡硫电池的负极是厚度为20微米的裡巧。正极采用W下方法制备；20质量份数 的SuperP炭、70质量份数的单质硫、10质量份数的聚偏氣己帰（PVD巧在N-甲基化咯焼 丽（NI巧中的共混，涂覆到铅巧上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.0毫克/平方厘米。 电解质溶液是二（H氣甲基礙醜基）亚胺裡的溶液，溶剂为己二醇二甲離/二氧戊环（体 积比1 ;1)，电解液的浓度为Imol/L。将上述的组件W正极/复合阻硫层/隔膜/负极的 层状结构组装在一起，并按照20微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。静止1小 时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别W0. 1C、IC进行电池充放电。充电的截止电压为 2. 8V，放电的截止电压为1.5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循环后比容 量W及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[002引 实施例2
[0024] 复合阻硫层制备：将1质量分数的MoSzU质量分数的石墨帰在15质量份数的异 丙醇中分散均匀，将上述分散液抽滤后固体成膜，烘干备用。
[00巧]裡硫电池的负极是厚度为20微米的裡巧。正极采用W下方法制备；20质量份数 的SuperP炭、70质量份数的单质硫、10质量份数的聚偏氣己帰（PVD巧在N-甲基化咯焼 丽（NI巧中的共混，涂覆到铅巧上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.0毫克/平方厘米。 电解质溶液是二（H氣甲基礙醜基）亚胺裡的溶液，溶剂为己二醇二甲離/二氧戊环（体 积比1 ;1)，电解液的浓度为Imol/L。将上述的组件W正极/复合阻硫层/隔膜/负极的 层状结构组装在一起，并按照20微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。静止1小 时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别WO.ICUC进行电池充放电。充电的截止电压为 2. 8V，放电的截止电压为1. 5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循环后比容 量W及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[002引 实施例3
[0027] 复合阻硫层制备：将1质量分数的WS2、1质量分数的石墨帰在15质量份数的异丙 醇中分散均匀，将上述分散液抽滤后固体成膜，烘干备用。
[0028] 裡硫电池的负极是厚度为20微米的裡巧。正极采用W下方法制备；20质量份数 的SuperP炭、70质量份数的单质硫、10质量份数的聚偏氣己帰（PVD巧在N-甲基化咯焼 丽（NI巧中的共混，涂覆到铅巧上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.0毫克/平方厘米。 电解质溶液是二（H氣甲基礙醜基）亚胺裡的溶液，溶剂为己二醇二甲離/二氧戊环（体 积比1 ;1)，电解液的浓度为Imol/L。将上述的组件W正极/复合阻硫层/隔膜/负极的 层状结构组装在一起，并按照20微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。静止1小 时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别WO.ICUC进行电池充放电。充电的截止电压为 2. 8V，放电的截止电压为1. 5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循环后比容 量W及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[0029] 实施例4
[0030] 复合阻硫层制备：将1质量分数的CdSU质量分数的炭纳米管在10质量份数的己 醇中分散均匀，将上述分散液抽滤后固体成膜，烘干备用。
[0031] 裡硫电池的负极是厚度为20微米的裡巧。正极采用W下方法制备；20质量份数 的SuperP炭、70质量份数的单质硫、10质量份数的聚偏氣己帰（PVD巧在N-甲基化咯焼 丽（NI巧中的共混，涂覆到铅巧上。烘干后正极活性层中的硫含量为1.0毫克/平方厘米。 电解质溶液是二（H氣甲基礙醜基）亚胺裡的溶液，溶剂为己二醇二甲離/二氧戊环（体 积比1 ;1)，电解液的浓度为Imol/L。将上述的组件W正极/复合阻硫层/隔膜/负极的 层状结构组装在一起，并按照20微升/每平方厘米正极面积添加电解液后密封。静止1小 时后，相对于正极活性物质硫的质量，分别WO.ICUC进行电池充放电。充电的截止电压为 2. 8V，放电的截止电压为1. 5V。进行100次循环。考察电池最初比容量，100次循环后比容 量W及电池库仑效率。实验结果如表1所示。
[00础 实