一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池制造技术

本发明专利技术公开了一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池，所述锂硫动力电池包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳、正极耳和负极耳，所述正极的集流体为铝箔，所述负极的集流体为铜网,所述铝箔和所述铜网的两面均设置有第一涂层，所述铝箔两面第一涂层的外侧还设置有第二涂层；所述隔膜是以多孔的PE膜为基材，所述PE膜的一面设置有涂层。本申请的电池在确保安全使用条件下，锂硫动力电池电芯能量密度≥500Wh/kg，循环寿命可由现有公布的最好水平500次提高到≥2000次(80％DOD)。

【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池
本专利技术涉及锂硫动力电池领域，具体涉及一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池。
技术介绍
众所周知，发展新能源汽车是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路，要加大研发力度，认真研究市场，用好用活政策，开发适应各种需要的产品，使之成为一个强劲的增长点。目前，发展新能源汽车已经提到能不能实现‘中国梦’的战略高度，其发展大势不可动摇。在全球范围内，新能源汽车市场从2011年开始，进入高速发展期。近两年全球新能源汽车销量有所放缓，而中国新能源汽车市场急速增长，呈爆发之势。全球新能源汽车市场逐步向中国转移。动力电池是电动汽车的心脏，是新能源汽车发展的关键。根据我国《节能与新能源汽车技术路线图》的要求，2020年纯电动汽车动力电池的能量密度要达到350Wh/kg，2025年要达到400Wh/kg，2030年要达到500Wh/kg。现有以层状结构材料为正负极的锂离子动力电池，如以石墨为负极，以磷酸铁锂为正极的锂离子动力电池，目前只能达到120～140Wh/kg，就是以三元复合材料为正极的锂离子动力电池，也只能达到180～240Wh/kg。因此，现有以层状结构材料为正负极的锂离子动力电池很难实现上述目标。也可以说增大锂离子动力电池的能量密度，显著提高新能源汽车的续航里程和动力电池的使用寿命，是本领域技术人员亟需探索和解决的技术难题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池，该电池在确保安全使用条件下，锂硫动力电池电芯能量密度≥500Wh/kg，循环寿命可由现有公布的最好水平500次提高到≥2000次(80％DOD)。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池，所述锂硫动力电池包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳、正极耳和负极耳，所述正极的集流体为铝箔，所述负极的集流体为铜网,所述铝箔和所述铜网的两面均设置有第一涂层，所述铝箔两面第一涂层的外侧还设置有第二涂层；所述膜是以多孔的PE膜为基材，所述PE膜的一面设置有涂层。进一步，所述铜网厚度≤20μm；所述铝箔厚度≤16μm；所述PE膜厚度≤20μm。进一步，所述第一涂层的厚度为1～3μm。进一步，所述正极的极耳为铝极耳；所述负极的极耳为铜镀镍极耳。进一步，所述外壳为铝塑复合膜外壳。进一步，所述铜网其中一面的第一涂层外侧压合设置有一层金属锂箔。进一步，所述第二涂层由硫碳复合物，super-P，Ks-6，VGCF，PVDF按设定重量比例混合，溶剂为NMP，经制浆涂布而成。进一步，所述硫碳复合物是以super-P和升华硫为原料，通过设定的重量比例混合和球磨，并经两步高温煅烧处理，再用气流粉碎机粉碎、分级，得到的粒径为1～5μm的硫碳复合物。进一步，所述硫碳复合物，super-P，Ks-6，VGCF和PVDF的重量百分比为：硫碳复合物85％～90％；super-P4％～5％；KS-63％～4％；VGCF2％～3％；PVDF3％～4％。进一步，所述PE膜一面的涂层由LGPS和PVDF按设定重量比例混合，溶剂为NMP，制浆后在PE膜基材单面涂布而成，该涂层的厚度为1～5μm，涂膜后的PE隔膜的气孔率为0％。进一步，所述LGPS和PVDF的重量比为：LGPS：PVDF＝5:1～2；LGPS的粒度≦100nm，所述LGPS的化学式为Li10GeP2S12。进一步，所述电解液由设定重量比例的LiPF6，LIBC2O4F2,EC,PC,EMC，DEC，EA，EP，VC，PS，FEC和DMMP混合制备而成。进一步，所述LiPF6，LiBC2O4F2,EC,PC,EMC，DEC，EA，EP，VC，PS，FEC和DMMP具体重量百分比为：LiPF69.0％～11.0％；LiBC2O4F22.0％～3.0％；EC14.0％～16.0％；PC17.0％～19.0；EMC17.0％～19.0％；DEC14.0％～16.0％；EA3.5％～4.5％；EP9.0％～10.0％；VC1.0％～2.0％；PS2.5％～3.5％；FEC1.5％～2.5％；DMMP1.0％～2.0％。进一步，所述第一涂层的浆料由PAA，super-P和去离子水按设定重量比例混合制备而成。进一步，所述PAA，super-P和去离子的具体重量百分比为：PAA47.0％～49.0％；super-P6.6％～6.8％；去离子水43.0％～45.0％。本专利技术具有以下有益技术效果：本申请的电池在确保安全使用条件下，锂硫动力电池电芯能量密度≥500Wh/kg，循环寿命可由现有公布的最好水平500次提高到≥2000次(80％DOD)。附图说明图1是本专利技术锂硫动力电池的原理示意图；图2是本专利技术锂硫动力电池的内部结构示意图；图3是本专利技术锂硫动力电池的生产工艺流程图；图4是本专利技术锂硫动力电池的常温下放电曲线图。具体实施方式下面，参考附图，对本专利技术进行更全面的说明，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本专利技术全面和完整，并将本专利技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。如图1-2所示，本专利技术提供了一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池，该锂硫动力电池包括正极1、负极2、隔膜、电解液13、外壳12、正极耳3和负极耳4，正极1的集流体为铝箔5，负极2的集流体为铜网11,铝箔5和铜网11的两面均设置有第一涂层7，铝箔5两面第一涂层7的外侧还设置有第二涂层6；隔膜是以多孔的PE膜8为基材，PE膜8的一面设置有涂层9。铜网11厚度≤20μm；铝箔5厚度≤16μm；PE膜8厚度≤20μm。第一涂层7的厚度为1～3μm。正极耳3为铝极耳；负极耳4为铜镀镍极耳。外壳12为铝塑复合膜外壳。铜网11其中一面的第一涂层7外侧压合设置有一层金属锂箔10。第二涂层6由硫碳复合物，super-P，Ks-6，VGCF，PVDF按设定重量比例混合，溶剂为NMP，经制浆涂布而成；其中，硫碳复合物是以super-P和升华硫为原料，通过设定的重量比例混合和球磨，并经两步高温煅烧处理，再用气流粉碎机粉碎、分级，得到的粒径为1～5μm的硫碳复合物。硫碳复合物，super-P，Ks-6，VGCF和PVDF的重量百分比为：硫碳复合物85％～90％；superP4％～5％；KS-63％～4％；VGCF2％～3％；PVDF3％～4％。优选地，硫碳复合物，super-P，Ks-6，VGCF和PVDF的重量百分比为：锂硫复合材料：SuperP：KS-6：VGCF：PVDF＝86％：4.5％：3.5％：2.5％：3.5％；溶剂为NMP，固液比为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池，所述锂硫动力电池包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳、正极耳和负极耳，其特征在于，所述正极的集流体为铝箔，所述负极的集流体为铜网,所述铝箔和所述铜网的两面均设置有第一涂层，所述铝箔两面第一涂层的外侧还设置有第二涂层；所述隔膜是以多孔的PE膜为基材，所述PE膜的一面设置有涂层。

【技术特征摘要】
1.一种高能量密度长寿命的锂硫动力电池，所述锂硫动力电池包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳、正极耳和负极耳，其特征在于，所述正极的集流体为铝箔，所述负极的集流体为铜网,所述铝箔和所述铜网的两面均设置有第一涂层，所述铝箔两面第一涂层的外侧还设置有第二涂层；所述隔膜是以多孔的PE膜为基材，所述PE膜的一面设置有涂层。2.根据权利要求1所述的高能量密度长寿命的锂硫动力电池，其特征在于，所述铜网厚度≤20μm；所述铝箔厚度≤16μm；所述PE膜厚度≤20μm。3.根据权利要求1所述的高能量密度长寿命的锂硫动力电池，其特征在于，所述第一涂层的厚度为1～3μm。4.根据权利要求1所述的高能量密度长寿命的锂硫动力电池，其特征在于，所述正极的极耳为铝极耳；所述负极的极耳为铜镀镍极耳。5.根据权利要求1所述的高能量密度长寿命的锂硫动力电池，其特征在于，所述外壳为铝塑复合膜外壳。6.根据权利要求1所述的高能量密度长寿命的锂硫动力电池，其特征在于，所述铜网其中一面的第一涂层外侧压合设置有一层金属锂箔。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷如清，王凤成，袁孝友，银少伟，曾照强，
申请(专利权)人：合肥中航新能源技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34