[发明专利]锂硫电池电芯、锂硫电池及其制备方法

说明书

提供一种锂硫电池电芯，包括：复合负极，其包括依次层叠的第一电解质层、负极片和第二电解质层；正极片；所述复合负极为连续的Z字形折叠层，相邻折叠层之间形成容置层，所述正极片容置于所述容置层。本发明的电芯，可保障电池结构每个单元受力更均匀，一致性更好，保障了锂硫电池充放电过程中的化学反应顺利进行。本发明的方法可使锂负极得到保护，同时提升电池良率和装配效率。

技术领域

本发明属于化学电源领域，具体涉及一种锂硫电池电芯、锂硫电池及其制备方法。

背景技术

常见的锂硫电池电芯装配方法有叠片式和卷绕式。叠片式工艺相对简单，操作灵活，一般是先将正、负极片按照设计要求模切成一定的尺寸，采用叠片机重复层层累叠而成，叠片式对极片均一性要求相对较低，可以在叠片前再经过一次极片筛选过程提升极片一致性，报废率相对较低，且叠片式可实现厚度较大，柔韧性较差的极片的装配，但叠片式的缺点是效率相对较低，且电芯内部结构不够紧密电池内阻偏大。

卷绕式是先将正负极模切出极耳，再平行重叠之后，按照一定的方向在卷帧上卷绕成扁平的圆柱状结构。卷绕式电芯结构紧凑，内阻低，电芯功率密度高，但是该方法对电极均匀性、极片柔韧性要求都很高，厚度较大的极片卷绕效果会很差，此外正负极与隔膜同时卷绕张力调节过辊非常多，调机时间会很长，报废率也很高。

由于锂硫电池正负极体积膨胀均较大，且电极导电性又很差，因此若单一采用叠片式进行装配，电芯紧凑均一性很难保证，电芯内阻将会很大，更加不利于电性能的提高，且装配效率将大大降低。但高能量密度的锂硫电池正负极片厚度普遍较大，若采用纯卷绕方式则很难保证正极材料的容量发挥。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种锂硫电池电芯及其制备方法。

本发明提供一种锂硫电池电芯，包括：复合负极，其包括依次层叠的第一电解质层、负极片和第二电解质层；正极片；所述复合负极为连续的Z字形折叠层，相邻折叠层之间形成容置层，所述正极片容置于所述容置层。

根据本发明的一实施方式，所述第一电解质层和所述第二电解质层为固态或凝胶态电解质。

根据本发明的另一实施方式，所述第一电解质层和所述第二电解质层包括隔膜和担载在隔膜的两个表面上的固态或凝胶态电解质。

根据本发明的另一实施方式，所述第一电解质层和/或第二电解质层在所述负极片的长度方向一端具有超过所述负极片长度的延伸部，所述延伸部包围所述连续的Z字形折叠层至少一周。

根据本发明的另一实施方式，所述容置层为2个以上。

本发明还提供一种锂硫电池，包括上述的锂硫电池电芯。

本发明又提供一种锂硫电池电芯的制备方法，包括：形成第一电解质层和第二电解质层；将所述第一电解质层、负极和所述第二电解质层依次层叠形成复合负极；将所述复合负极按Z字形折叠，相邻折叠层之间形成容置层，在所述容置层之间设置正极片，重复该步骤形成电芯。

根据本发明的一实施方式，形成所述第一电解质层和所述第二电解质层包括：将高分子导电聚合物、锂盐及无机陶瓷组分真空干燥至恒重后，将三者与溶剂混合形成浆料；通过所述浆料形成所述第一电解质层和第二电解质层。

根据本发明的另一实施方式，形成所述第一电解质层和所述第二电解质层包括：将高分子导电聚合物、锂盐2及无机陶瓷组分与溶剂混合形成浆料；将所述浆料涂布到隔膜上，然后除去所述溶剂，得到所述电解质层。

根据本发明的另一实施方式，所述第一电解质层和/或第二电解质层在所述负极片的长度方向一端具有超过所述负极片长度的延伸部，所述方法还包括，在所述正极片设置结束后，用所述延伸部包围所述电芯至少一周。