LiBF4、 LiSOsC的、LiCl〇4、LiS〇3C出、LiB(Ph)4、LiC(S〇2C的)3 和LiN(S〇2C的)2 中的一种或更多种。
[0061] 根据不同因素，例如电解质溶剂混合物的确切组成、盐的溶解度、溶解的盐的导电 性、电池的充电和放电条件、工作溫度W及裡电池领域公知的其他因素，裡盐的浓度可为约 0.2M至2.0M。用于本申请的裡盐的实例可包括LiSCN、Li化、LiI、LiPF6、LiBF4、LiS03CF3、 LiCl〇4、LiS〇3C出、LiB(Ph)4、LiC(S〇2C的)3 和LiN(S〇2C的)2 中的一种或更多种。
[0062] 在本申请的一个示例性实施方案中，作为阳极活性材料的裡合金为裡与选自W下 的金属的合金:Na、K、肺、Cs、F';r、Be、MgXa、S;r、Ba、Ra、A^PISn。
[0063] 在本申请的一个示例性实施方案中，有机溶剂为单一溶剂或者两种或更多种溶剂 的混合有机溶剂。
[0064] 当使用两种或更多种溶剂的混合有机溶剂时，优选地从弱极性溶剂组、强极性溶 剂组和裡金属保护溶剂组中的两组或更多组中选择并使用一种或更多种溶剂。
[0065] 弱极性溶剂被定义为介电常数小于15、能够溶解芳基化合物、双环酸和非环碳酸 醋中的硫元素的溶剂;强极性溶剂被定义为介电常数大于15、能够溶解双环碳酸醋、亚讽化 合物、内醋化合物、酬化合物、醋化合物、硫酸醋化合物和亚硫酸醋化合物中的裡多硫化物 的溶剂;裡金属保护溶剂被定义为充电-放电循环效率为50%或更大的溶剂，其形成对裡金 属稳定的固体电解质界面(SEI)，例如饱和酸化合物、不饱和酸化合物W及包含N、0、S或其 组合的杂环化合物。
[0066] 弱极性溶剂的具体实例包括二甲苯、二甲氧基乙烧、2-甲基四氨巧喃、碳酸二乙 醋、碳酸二甲醋、甲苯、二甲酸、二乙酸、二甘醇二甲酸和四甘醇二甲酸等。
[0067] 强极性溶剂的具体实例包括六甲基憐酷=胺、丫-下内醋、乙腊、碳酸亚乙醋、碳酸 亚丙醋、N-甲基化咯烧酬、3-甲基-2-?恶挫烧酬、二甲基甲酯胺、环下讽、二甲基乙酷胺、二甲 亚讽、硫酸二甲醋、乙二醇二乙酸醋、亚硫酸二甲醋或乙二醇亚硫酸醋等。
[006引裡保护溶剂的具体实例包括四氨巧喃、环氧乙烧、二氧戊环、3,5-二甲基异口恶挫、 巧喃、2-甲基巧喃、1，4-哦烧、4-甲基二氧戊环等。
[0069] 本申请提供了包括裡-硫电池作为单体电池的电池模块。
[0070] 电池模块可具体地用作电动车辆、混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车 或电力存储设备的电源。
[0071] 此外，根据本申请一个示例性实施方案的制备用于裡-硫电池的阴极的方法包括： 形成包含硫-碳复合物的阴极活性部；W及在阴极活性部的表面的至少一部分上形成阴极 涂层，所述阴极涂层包含含有亲水部分和疏水部分的两亲聚合物。
[0072] 根据本申请的一个示例性实施方案，阴极活性部的形成可使用球磨法或烙体混合 法。
[0073] 根据本申请的一个示例性实施方案，阴极涂层的形成可使用包含两亲聚合物的组 合物并且可使用浸涂法、模涂法、刮涂法、凹版涂布法或棒涂法，但不限于此。
[0074] 根据本申请的一个示例性实施方案，基于100重量份的硫-碳复合物，两亲聚合物 的含量可为0.01重量份至10重量份。
[0075] 根据本申请的一个示例性实施方案，包含两亲聚合物的组合物可额外地包含溶 剂，并且基于组合物的总重量，两亲聚合物的含量可为1重量％至30重量％。
[0076] 发明的实施例
[0077] 下文中，将参照本申请的实施例描述本申请，但是提供W下实施例是用于举例说 明本申请，并且本申请的范围不限于此。
[007引 <实施例〉
[0079] <实施例1〉
[0080] 使具有导电性的导电碳与硫W30重量％ :70重量％的比例混合，并通过球磨法制 备硫-碳复合物。
[0081] 通过将组合物添加到溶剂N-甲基-2-化咯烧酬(NMP)中制备阴极浆料，所述组合物 包含70.0重量％的包含硫-碳复合物的阴极活性材料、20.0重量％的5啡6'斗(导电材料)和 10.0重量％的?乂〇。(粘合剂），然后通过将该阴极浆料外覆在侣集电体上而制备阴极。
[0082] 使用W5重量％的量溶解于去离子水中的水性聚乙締化咯烧酬(PVP)溶液并涂覆 在阴极上。
[0083] 通过W下方法制备裡-硫电池:使用厚度为约150WI1的裡锥作为阳极和其中溶解有IMLiN(C的S化)2的二甲氧基乙烧和二氧戊环的混合电解质溶液(体积比为5:5)作为电解质 溶液，并且使用16微米的聚締控作为隔板。
[0084] <比较例1〉
[0085]W与实施例1相同的方式进行本实施例，不同之处在于将5重量％的聚乙締基化咯 烧酬(PVP)添加至阴极浆料中代替在实施例1中的在阴极上外覆聚乙締基化咯烧酬(PVP)水 性溶液的方法。
[00化] < 比较例2〉
[0087] W与实施例I相同的方式进行本实施例，不同之处在于不包括实施例I中的在阴极 上涂覆聚乙締基化咯烧酬(PVP)水性溶液的过程。
[0088] <实验实施例〉
[0089] 对于在实施例IW及比较例1和2中制备的裡-硫电池，使用充电和放电测量设备来 测试充电和放电特性的变化。对于所得到的电池，通过在0.1C/0.1C的充电/放电、0.2C/ 0.2C的充电/放电和0.5C/0.5C的充电/放电下各自重复50次充电和放电循环来测量首次放 电容量和每次循环的放电容量，并且结果示于下表1和表2W及图2和图3中。更具体地，下图 2是示出了实施例IW及比较例1和2中裡-硫电池的首次充电容量的图，并且下图3是示出了 实施例IW及比较例1和2中裡-硫电池各循环的放电容量的图。
[0094]如结果所示，根据本申请，通过在包含硫-碳复合物的阴极活性部的表面的至少一 部分上设置外涂层，所述外涂层包含含有亲水部分和疏水部分的两亲聚合物，可使两亲聚 合物与在放电期间产生的裡多硫化物结合，并因此可W抑制裡多硫化物溶解到电解质溶液 中的现象，从而改善裡-硫电池的循环特性。
【主权项】
1. 一种用于锂-硫电池的阴极，其包括： 包含硫-碳复合物的阴极活性部；以及 设置在所述阴极活性部的表面的至少一部分上的阴极涂层，所述阴极涂层包含含有亲 水部分和疏水部分的两亲聚合物。2. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中所述两亲聚合物包括选自聚乙烯 吡咯烷酮(PVP)、聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、及其共聚物中的一种或更多种。3. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中所述两亲聚合物的疏水部分取向 为朝向所述硫-碳复合物。4. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中基于100重量份的所述阴极活性 部的所述硫-碳复合物，所述两亲聚合物的含量为0.01重量份至10重量份。5. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中所述阴极涂层包括孔，并且 所述孔的平均直径为lnm至ΙΟμπ?ο6. 根据权利要求5所述的用于锂-硫电池的阴极，其中基于所述用于锂-硫电池的阴极 的总体积，所述阴极涂层的孔隙率为50%至95%。7. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中所述阴极涂层的厚度为10nm至1μ m〇8. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中将所述阴极涂层设置在所述阴极 活性部的整个表面部分上。9. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中所述硫-碳复合物通过将硫颗粒 施用在多孔碳上而形成。10. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中所述硫-碳复合物通过溶解硫颗 粒以及使所述硫颗粒与碳混合而形成。11. 根据权利要求1所述的用于锂-硫电池的阴极，其中所述阴极活性部还包含选自过 渡金属元素、第ΠΙΑ族元素、第IVA族元素、这些元素的硫化物以及这些元素和硫的合金中 的一种或更多种添加剂。12. -种锂-硫电池，其包括： 包含锂金属或锂合金作为阳极活性材料的阳极； 根据权利要求1至11中任一项所述的用于锂-硫电池的阴极； 设置在所述阴极和所述阳极之间的隔板；以及 浸入所述阳极、所述阴极和所述隔板中并且包含锂盐和有机溶剂的电解质。13. 根据权利要求12所述的锂-硫电池，其中所述锂盐为选自LiSCN、LiBr、LiI、LiPF6、 1^8卩4、1^5〇3〇卩3、1^(：1〇4、1^5〇3〇13、1^8(?11)4、1^(：(5〇2〇卩3)3和1^~(5〇2〇卩3)2中的一种或更多 种。14. 根据权利要求12所述的锂-硫电池，其中所述锂合金是锂与选自以下金属的合金： Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、A]^PISn。15. 根据权利要求12所述的锂-硫电池，其中所述有机溶剂为单一溶剂，或者两种或更 多种溶剂的混合有机溶剂。16. -种电池模块，其包括根据权利要求12所述的锂-硫电池作为单体电池。17. -种制备用于锂-硫电池的阴极的方法，所述方法包括： 形成包含硫-碳复合物的阴极活性部；以及 在所述阴极活性部的表面的至少一部分上形成阴极涂层，所述阴极涂层包含含有亲水 部分和疏水部分的两亲聚合物。18. 根据权利要求17所述的方法，其中形成所述阴极涂层使用包含所述两亲聚合物的 组合物，和 使用浸涂法、模涂法、刮涂法、凹版涂布法或棒涂法。19. 根据权利要求18所述的方法，其中包含所述两亲聚合物的所述组合物还包含溶剂， 并且 基于所述组合物的总重量，所述两亲聚合物的含量是1重量％至30重量％。
【专利摘要】本发明涉及用于锂-硫电池的阴极及其制造方法。更具体地，根据本发明一个实施方案的用于锂-硫电池的阴极包括：包含硫-碳复合物的阴极活性部；以及设置在阴极活性部的表面的至少一部分上的阴极涂层膜，所述阴极涂层膜包含具有亲水部分和疏水部分的两亲聚合物。
【IPC分类】H01M4/136, H01M4/1397, H01M10/05
【公开号】CN105431969
【申请号】CN201480043096
【发明人】孙炳国, 张民哲, 金珉锄, 成多荣, 李升昊
【申请人】株式会社Lg化学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2014年7月8日
【公告号】EP3018736A1, US20160164103, WO2015016496A1