[发明专利]一种聚酰亚胺隔膜锂硫电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚酰亚胺隔膜锂硫电池及其制备方法，所述方法包括：(1)先将硫碳复合材料、导电剂、粘结剂混合，制备成浆料，涂布在正极集流体上，制备成正极片；(2)将金属锂带或含锂合金带裁切后制备成负极片；(3)将聚酰亚胺隔膜裁切后制备成隔膜；(4)将制备好的正极片、隔膜、负极片制备成电芯，将所述电芯放入铝塑膜壳体中，然后进行封边、注入电解液，再封口。该发明可以有效提高锂硫电池的活性物质利用率，改善锂硫电池的安全性能，拓宽锂硫电池的应用领域，在便携式电子设备、电动车、电动工具等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，特别涉及一种聚酰亚胺隔膜锂硫电池及其制备方法。

背景技术

当前，随着经济的高速发展，能源危机和环境污染问题日益严重，开发和利用新兴绿色可再生能源以及高校清洁能源转换和储能技术迫在眉睫。迫于能源短缺和环境问题，各种电子设备以及新能源汽车得到飞速发展，锂离子电池自上世纪90年代实现商业化以来，已广泛应用于各个电子领域和新能源领域，然而，限于锂离子电池本身的特性，目前市场上的锂离子电池能量密度较低而无法满足新型用电设备对高能量密度的要求，因此，开发新的电源体系以满足各种用电设备对高能量密度、高安全性能电源的需求势在必行。

锂硫电池的理论能量密度高达2600Wh/kg，是目前已知的能量密度最高的固态电极锂二次电池体系，且正极材料硫来源丰富，价格低廉，且毒性较低，近些年受到极大关注，被认为是最有可能实现商业化的下一代锂二次电池体系。

目前作为锂硫电池隔膜材料的主流产品是以美国Celgard为代表的聚乙烯(PE)微孔膜、聚丙烯(PP)微孔膜和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层微孔复合膜等聚烯烃类隔膜，然而，聚烯烃类隔膜的吸液性能有限，且安全性较差，在电池温度超过70℃，隔膜微孔就会关闭，影响电池的正常工作，当电池温度超过150℃时，隔膜会熔化，造成正负极片直接接触从而导致电池短路，可能引起起火或者爆炸，会导致严重安全性问题。相比聚烯烃隔膜，聚酰亚胺隔膜具有优良的耐高温性和良好的吸液性能，能耐350℃的高温，因此，用PI隔膜做锂硫电池的隔膜，更有利于电解液的吸收，有利于提高锂硫电池的活性物质利用率，另外，在电池温度较高时，不会发生隔膜的收缩损坏，从而可以改善锂硫电池的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种聚酰亚胺隔膜锂硫电池及其制备方法，提高锂硫电池的活性物质利用率，改善锂硫电池的安全性能，拓宽锂硫电池的应用领域。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术解决方案是：

本发明提出一种聚酰亚胺隔膜锂硫电池，所述电池包括隔膜、正极片、负极片以及电解液，其特征在于，所述隔膜为聚酰亚胺隔膜；所述正极片材料包含硫碳复合材料、导电剂、粘结剂；所述负极片材料为金属锂或含锂合金；所述电解液为含锂盐和有机溶剂的电解液，所述电解液中包含添加剂。

本发明还提出一种聚酰亚胺隔膜锂硫电池的制备方法，所述电池由隔膜、正极片、负极片以及电解液组成，其特征在于，所述隔膜为聚酰亚胺隔膜；所述正极片材料包含硫碳复合材料、导电剂、粘结剂；所述负极片材料为金属锂或含锂合金；所述电解液为含锂盐和有机溶剂的电解液，其中所述电解液中含添加剂；所述制备方法包括以下步骤：(1)所述正极片的制备：先将硫碳复合材料、导电剂、粘结剂混合，制备成浆料，然后将所述浆料涂布在正极集流体上，经烘干、辊压、裁切、真空干燥后制备成正极片；(2)所述负极片的制备：将金属锂带或含锂合金带裁切后制备成负极片；(3)所述隔膜的制备：将聚酰亚胺隔膜裁切后制备成隔膜；(4)电池组装步骤：将制备好的正极片、隔膜、负极片经卷绕或叠片制备成电芯，将所述电芯放入铝塑膜壳体中，然后进行封边、注入电解液，再封口。

本发明实现了以下有益的技术效果：