[发明专利]锂硫电池的硫正极及其生产方法

说明书

本发明提供了锂硫电池的硫正极及其生产方法。所述锂硫电池具有改善的寿命特性和提高的电池容量。具体地，用于所述锂硫电池的正极可以包括在溶剂体系和粘附类型方面不同的两种类型的粘结剂。

技术领域

本发明涉及寿命特性改善并且电池容量提高的锂硫电池（lithium sulfurbattery）。具体地，用于锂硫电池的硫正极（硫阴极，sulfur cathode）可以包括在溶剂和粘附类型方面不同的两种类型的粘结剂。

背景技术

典型的锂硫电池具有2,600 Wh/kg的理论能量密度，其大于常规锂离子电池约570Wh/kg的理论能量密度和~120 Wh/kg的现有水平。然而，当锂硫电池放电时，正极的硫可能会溶化并以多硫化物（Li₂S_x）的形式泄露到电解质中，这可能会导致正极结构的破坏，由此降低电池寿命。因此，为了开发具有这些特征的锂硫电池，对于电池容量和电池寿命来说，维持导电结构的粘结剂的功能可以是至关重要的。

在相关领域中，已报道了用于电极的粘结剂组合物并且所述粘结剂组合物包含至少一种四羧酸酯化合物、至少一种二胺化合物和有机溶剂。这种组合物可以具有高结合力并且不会抑制在活性物质的表面上形成稳定界面（SEI）。

可替换地，已开发了用于制备锂离子二次电池的电极的粘结剂组合物并且所述组合物包含分散在有机介质中的聚合物颗粒，所述有机介质在常压下具有80-350°C的沸点。所述聚合物颗粒包括至少一种类型的结构单元，其选自（a）来源于单烯键式不饱和羧酸酯单体的结构单元，（b）来源于单烯键式不饱和羧酸单体的结构单元，和（c）来源于共轭二烯单体的结构单元；具有按重量计99/1-60/40的(a)/[(b)+(c)]的比值；基于总结构单元，具有至少80wt%的（a）、（b）加（c）的总含量；和基本不含单烯键式芳烃单体的结构单元。

另外，还开发了有机粘结剂，并且所述有机粘结剂可以由具有双键的聚合物（即，具有双键的聚烯烃橡胶）组成并且能够通过硫化交联。例如，所述橡胶包括天然橡胶和合成橡胶，并且通过苯乙烯-丁二烯共聚物、作为丁基橡胶的异丁烯-异戊二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-橡胶（NBR）橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）等举例说明了所述合成橡胶。

同时，在其它实例中，已提供了包含偏氟乙烯类聚合物作为正极粘结剂的锂硫二次电池的正极组合物。具体地，它教导作为偏氟乙烯类聚合物，可以使用聚偏氟乙烯、偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物和偏氟乙烯和四氟乙烯的共聚物，并且所述组合物还包含其中引入硫的有机材料和导电聚合物共混物。

然而，以上描述的技术可能不能有效提供所需的粘附强度水平、充电/放电效率、稳定性和制造方法的连续性，从而满足需要高效率和稳定性的电池如车用电池的物理性能。

因此，已做出本发明来提供构成锂硫电池正极的粘结剂，其特征可以在于大容量锂硫电池中稳定的放电，并且提供了其连续制造方法。此外，本发明中的粘结剂可以以少量提供高粘附强度，由此提高电池的能量密度。

在本背景技术部分中公开的上述信息仅是为了提高对发明背景的了解，并因此它可能包含了不构成在该国家中对本领域普通技术人员来说已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明可以提供相关技术中上述问题的技术解决方案。

在一个方面，本发明提供了锂硫二次电池的正极组合物，其可以包括：硫、导电材料、非水性面接触粘结剂（非水面接触粘结剂，非水平面接触粘结剂，non-aqueous planarcontact binder）和水性点接触粘结剂（水点接触粘结剂，aqueous point contactbinder）。