[发明专利]用于锂硫电池的硫正极

说明书

本发明公开了用于锂硫电池的硫正极。锂硫电池使用在电解质中表现出不同溶胀比的不同粘合剂作为正极粘合剂，从而具有优良的循环特性和电池容量。第一粘合剂是一种在电解质中具有大溶胀比的粘合剂，而第二粘合剂是一种在电解质中具有小溶胀比的粘合剂。第一粘合剂与活性物质直接接触。第二粘合剂可以以存在于多数与活性物质直接接触的第一粘合剂之间的形式间接地接触活性物质。

技术领域

本公开内容涉及使用在电解质中表现出不同溶胀比（溶胀率，swelling ratio）的不同粘合剂作为正极粘合剂（阴极粘合剂，cathode binder）并从而具有优良的循环特性和电池容量的锂硫电池（锂-硫电池，lithium-sulfur battery）。

背景技术

与现有锂离子电池（理论能量密度=570Wh/kg，目前可用的能量密度=-120Wh/kg）相比，锂硫电池具有显著高的能量密度（理论上，能量密度=2,600Wh/kg）。然而，在重复充电和放电时，由于正极中的硫以多硫化物（Li₂S_x）的形式溶解在电解质中，所以破坏了正极结构。这导致电池循环性能降低。因此，粘合剂维持正极结构的作用对于确保锂硫电池的良好的容量和循环特性非常重要。

与锂硫电池的粘合剂有关的现有技术如下。

日本专利申请公开号2002-050405公开了在溶剂中具有改善的离子传导率和耐储存性（溶胀比）的聚合物电解质电池，所述聚合物电解质电池包括正极。包含活性物质和粘合剂聚合物的正极混合物层层压在集电体和负极上，其中包含活性物质和粘合剂聚合物的负极混合物层层压在集电体上。包含在正极混合物层和负极混合物层中的粘合剂聚合物是具有不同溶胀比的不同聚合物。

日本专利申请公开号2008-047402公开了可以防止电解质溶液泄漏并具有改善的电流负载特性的非水电解质二次电池。其中，将具有低溶剂溶胀比的聚合物用在电极混合物层中，并且将具有高溶剂溶胀比的聚合物用在电极部分中。

韩国专利申请公开号2004-0037154公开了包括两者都包含储存和释放锂离子的材料和粘合剂聚合物的正极和负极、用于将电极彼此分开的一个或多个隔膜、以及包含锂盐和有机溶剂的非水电解质的非水电解质二次电池。

韩国专利申请公开号2008-0081297公开了包括含有可以可逆地掺杂有锂离子和/或阴离子的正极活性物质的正极的锂离子电容器。负极包括可以可逆地掺杂有锂离子的负极活性物质和作为电解质的锂盐的非质子有机溶剂电解质溶液。

本公开内容是新颖的且不同于之前公开的技术，并且通过在用于锂硫电池的硫正极的电解质中使用具有高低溶胀比的粘合剂混合物提供了高放电容量和稳定性。

在整个说明书中，参考并引用了许多出版物和专利文献。通过引用其整体，将引用的出版物和专利文献的公开内容结合于此以更清楚地描述相关技术的现状和本公开内容。

发明内容

本公开内容提供了正极粘合剂物质以解决由于重复充电-放电循环期间硫溶解在电解质中以及由其导致的正极结构破坏引起的锂硫电池寿命降低的问题。

在本公开内容的一个方面，锂硫电池使用硫作为正极活性物质。第一粘合剂是一种在电解质中具有大溶胀比的粘合剂，而第二粘合剂是一种在电解质中具有小溶胀比的粘合剂。第一粘合剂与活性物质直接接触。第二粘合剂可以以存在于多数与活性物质直接接触的第一粘合剂之间的形式间接地接触活性物质。