[发明专利]锂硫电池及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池，由阴极、阳极、隔离膜、电解质和外包装组成，

阴极：由集流体和涂敷层组成，涂敷层中活性物质至少含有单质硫、硫基化合物或硫复合物中的一种；

阳极：由集流体和涂敷层组成，涂敷层中活性物质为贫锂物质；

隔离膜：具有电子绝缘、离子导通功能的组件；

电解质：由锂盐、非水溶剂和添加剂组成；

所述贫锂物质表面能够形成固体电解质膜（SEI膜），所述电解质中含有形成所述SEI膜的成膜添加剂。

2.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述阴极活性物质中的硫单质包括升华硫和/或高纯硫；所述硫基化合物包括有机硫化物、Li2Sn（n ≥ 1）、碳硫聚合物(C₂S_v)_m 中的至少一种；所述硫复合物包括硫/碳复合物、硫/导电聚合物复合物、硫/无机氧化物中的至少一种；所述阴极活性物质中的单质硫、硫基化合物或硫复合物占整个涂敷层的质量为2-99wt%。

3.一种权利要求1的所述锂硫电，其特征在于，所述阳极贫锂物质包括碳类材料和/或合金类材料。

4.一种权利要求1的所述锂硫电，其特征在于，所述阳极贫锂物质包括石墨、软碳、硬碳、铝基、锡基和硅基中至少一种。

5.一种权利要求1的所述锂硫电，其特征在于，由于采用了贫锂阳极，需要对整个锂硫电池进行富锂；所述富锂方法为阴极富锂和/或阳极富锂。

6.一种权利要求1的所述锂硫电，其特征在于，所述非水溶剂包括酯类非水溶剂、烷类非水溶剂、醚类非水溶剂、砜类非水溶剂和呋喃类非水溶剂中的至少一种。

7.一种权利要求1的所述锂硫电，其特征在于，所述非水溶剂包括乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、丁烯碳酸酯、1,2-二甲基乙烯碳酸酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、碳酸甲丙酯、二甲氧基乙烷、二甲氧甲烷、二甘醇二甲醚、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、缩二乙二醇二甲醚、缩三乙二醇二甲醚、缩四乙二醇二甲醚、1,3-二氧环戊烷、二甲基亚砜、环丁砜、4-甲基-1,3-丁内酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、亚乙烯碳酸酯、丙烷磺内酯和乙烯亚硫酸酯中的一种或几种。

8.一种权利要求1的所述锂硫电，其特征在于，所述锂盐包括LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiTFSI、LiSO₃CF₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiB(C₂O₄)₂和LiPF₃(C₂F₅)₃中的一种或几种。

9.一种权利要求1的所述锂硫电池，其特征在于，所述添加剂为成膜添加剂，包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、磺酸丙内酯、磺酸丁内酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、亚硫酸丁烯酯、联苯、丁二腈和硝酸锂中的一种或几种。

10.一种权利要求1所述锂硫电池的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

步骤1，电极片制备：将至少含有硫单质、硫的化合物或硫的复合物中的一种的阴极活性材料、导电剂、粘接剂以及溶剂混合均匀制备得到浆料，之后涂敷在集流体上，冷压后得到阴极极片；将贫锂物质电极材料、导电剂、粘接剂与溶剂混合均匀制备得到浆料，之后涂敷在集流体上，冷压、烘烤后得到阳极极片；

步骤2，裸电芯制备：在步骤1得到的阴极和/或阳极表面布置一层富锂物质，之后施加压力使得富锂物质复合于电极表面，之后对富锂电极与隔离膜一起组装得到裸电芯，入壳/入袋后封装得到待注液电芯；

步骤3，电解液配置：将溶剂、锂盐、添加剂一起混合搅拌均匀得到锂硫电池电解液；

步骤4，锂硫成品电池的制备：将步骤3得到电解液注入步骤2所述的待注液电芯中，静置、化成、整形后得到成品锂硫电池。