一种硫基金属电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硫基金属电池，所述电池的原料包括正极、负极、隔膜、硫源剂、金属源剂以及非水电解液；所述正极含有正极集流体和正极料浆，正极料浆中含有正极材料，正极材料包括硫及硫化物的宿主材料；所述负极含有负极集流体和负极料浆，负极料浆中含有可脱嵌或可溶解析出金属的负极材料；所述电池化成前或化成中，硫源剂和金属源剂的至少一部分溶解于非水电解液中并形成含有硫源剂和金属源剂的饱和非水电解液溶液，且硫源剂和金属源剂在电池化成中形成可分别嵌入正极和负极的硫和金属。本发明专利技术提供一种新型的硫基全电池体系，不仅简化了硫基电池工艺过程，还提升了硫基电池的电化学性能。学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硫基金属电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及硫基电池
，具体涉及一种硫基金属电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着锂电池技术的发展，目前商业化的二次锂离子电池在能量密度上的发展已经逐渐接近其理论瓶颈，很难有进一步的突破，因此开发出新型的电池体系显得尤为重要。硫基电池具有高的理论比能量，并且单质硫在地球中储藏量极为丰富，有着价格实惠、绿色环保等特性，硫基电池也逐渐被认为是最有前景的下一代储能体系。
[0003]常见的硫基电池中，由于单质硫的电子导电性较差，其应用前要与电子导电性高的碳材料烧结，现有技术硫碳复合材料的制备过程复杂，这也在一定程度上增加了硫基电池的制造成本。此外，硫基电池目前主要面临五个主要问题，第一，充放电过程中生成的多硫化合物溶于电解液中，导致活性物质减少，电池的循环性能变差，容量衰减；第二，硫的导电性非常差，不利于电池的高倍率性能；第三，硫在充放电过程中，体积变化大，影响电池的稳定；第四，传统的硫基电池中，需获取硫碳复合材料形成料浆涂覆于集流体上，达到提升硫的导电性的目的，由于料浆需要满足充足的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫基金属电池，其特征在于，所述电池的原料包括正极、负极、隔膜、硫源剂、金属源剂以及非水电解液；所述正极含有正极集流体和正极料浆，正极料浆中含有正极材料，正极材料包括硫及硫化物的宿主材料；所述负极含有负极集流体和负极料浆，负极料浆中含有可脱嵌或可溶解析出金属的负极材料；所述电池化成前或化成中，硫源剂和金属源剂的至少一部分溶解于非水电解液中并形成含有硫源剂和金属源剂的饱和非水电解液溶液，且硫源剂和金属源剂在电池化成中形成可分别嵌入正极和负极的硫和金属。2.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，所述电池化成为低倍率化成；所述低倍率为0.05C
±
0.01C。3.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，电池原料中所述硫源剂、金属源剂以及非水电解液的状态选自
Ⅰ‑Ⅳ
中的一种：Ⅰ：所述非水电解液中含有已溶解的硫源剂和金属源剂，并以含有硫源剂和金属源剂的饱和非水电解液溶液的形式存在；Ⅱ：所述硫源剂和金属源剂以未溶解的颗粒形式存在，且硫源剂和金属源剂的含量不少于形成饱和非水电解液溶液所需的硫源剂和金属源剂的量；Ⅲ：所述非水电解液中含有已溶解的硫源剂和金属源剂，硫源剂和金属源剂还同时以未溶解的颗粒形式存在，且已溶解的和以未溶解的颗粒形式存在的硫源剂和金属源剂的总量不少于形成饱和非水电解液溶液所需的硫源剂和金属源剂的量；Ⅳ：所述非水电解液中含有已溶解的硫源剂和金属源剂，并以含有硫源剂和金属源剂的饱和非水电解液溶液的形式存在，且硫源剂和金属源剂还同时以未溶解的颗粒形式在非水电解液溶液中存在。4.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，所述硫及硫化物的宿主材料包括碳材料、导电聚合物、金属氧化物、多孔金属材料和金属硫化物中的一种或多种；所述碳材料包括多孔碳、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、碳布、石墨、硬碳、焦炭、软碳、乙炔黑、碳黑、科琴碳黑、碳晶须、针状焦中的一种或多种；所述负极材料中选自碳材料或能够与金属形成合金的材料；所述硫源剂为能至少部分溶解在非水电解液中的含有硫的化合物或硫单质；所述金属源剂是能至少部分溶解在非水电解液的含有目标金属的化合物；所述负极材料的碳材料包括石墨、硬碳、焦炭、软碳、乙炔黑、炭黑、科琴碳黑、碳晶须、针状焦、碳纤维、多孔碳、石墨烯、碳纳米管和碳布中的一种或多种；所述能够与金属形成合金的材料包括硅基材料、锡基材料和镁基材料中的一种或多种；所述硫源剂包括Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8、Na2S2、Na2S4、Na2S6、Na2S8、硫化锂、硫化钠、硫化钾、硫化钙、硫化锡、硫化铝、硫化镁、硫化铁中的一种或多种；所述金属源剂包括Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8、Na2S2、Na2S4、Na2S6、Na2S8、硫化锂、碘化锂、碘化钠、硫化钠、硫化镁、硫化铝、硫化钙中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，所述硫源剂和金属源剂是均可选自同一种，包括Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8、硫化锂和Na2S2、Na2S4、Na2S6、Na2S8、硫化钠中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，所述非水电解质中含有溶剂，所述溶剂包括有机液态电解液；所述有机液态电解液包括醚类、酯类中的一种；所述醚类的有机液态电解液包括二甲醚。7.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，所述硫及硫化物的宿主材料
的比表面积大于20 m2/g。8.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，所述硫及硫化物的宿主材料的比表面积大于100 m2/g。9.根据权利要求1所述的一种硫基金属电池，其特征在于，所述正极料浆还包括催化剂，催化剂在正极料浆中的添加量为0.1wt%
‑
50wt%；所述催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：