一种无正极-无锂负极锂硫电池体系及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种无正极

【技术实现步骤摘要】
一种无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系及其制备方法
。

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
。
锂硫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，锂硫电池具有成为下一代锂二次电池的潜力
。
[0003]常见的锂硫电池中的锂元素为负极，硫元素为正极
。
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锂硫电池的制造成本
。
因此为其构建一种新型电池系体系，使得无硫正极可以不受硫的制约和影响，得以被广泛利用
。
而对于锂金属电池而言，一方面由于负极过量锂金属的使用会降低锂电池能量密度高的优势，另一方面其制备与使用过程条件苛刻，增加了制备成本，因此不采用锂金属的无锂负极电池成为高能量密度锂电池发展方向之一
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系方案，减少了锂硫电池正极制备的工艺过程，另外，选用金属作为负极侧的无负极锂硫电池进一步减少负极极片的制备过程，只存在电解液的制备过程，大大缩减了电池的制备过程
。
[0005]本专利技术首先提供一种无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，原料包括正极
、
负极
、
隔膜以及电解液；所述正极含有正极集流体，不含硫和
/
或正极活性物质；所述负极含有负极集流体，不含锂；所述电解液中含有在首周充电作用下满足分解浓度的含硫含锂化合物
。
[0006]其中，所述正极集流体包括多孔碳材料或泡沫金属材料，具体选自碳布
、
碳纤维
、
泡沫碳
、
泡沫镍
、
泡沫铜
、
泡沫合金中的一种或几种
。
[0007]其中，所述负极集流体为铜箔
、
涂炭铜箔等铜基材料
。
[0008]其中，所述负极还包括无锂负极活性材料，为可嵌锂的碳系材料，具体选自石墨
、
硬碳
、
软碳
、
硅
、
氧化硅中的一种或几种
。
[0009]其中，所述含硫含锂化合物包括多硫化锂或硫化锂，具体选自
Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8、Li2S
的一种或几种
。
[0010]其中，所述含硫含锂化合物在电解液中的浓度为
0.1
‑
10M
，优选为
0.5
‑
2M
，以
0.6
‑
1.5M
为佳
。
[0011]其中，所述负极还包括人工固态电解质界面，由具有式
I
结构的聚离子液体构成
。
[0012][0013]所述具有式
I
结构的聚离子液体，
A
为咪唑基或吡啶基；
B
为含有腈基
、
氨基
、
羧基
、
羟基
、
或磺基的极性基团；
C
‑
为有机阴离子；
n
为大于1的整数；
B
和
C
‑
均连接于
A
的咪唑环或吡啶环上的同一
N
原子上
。
[0014]进一步，所述
B
为具有式
II
的取代基，其中，
m
为
M/2
，
M
为正整数，优选为2‑6；
R1为腈基
、
氨基
、
羧基
、
羟基
、
或磺基
。
[0015][0016]进一步，所述
C
为含氟磺酰亚胺根
、
含氟磷酸根
、
或双草酸硼酸根等的阴离子基团
。
[0017]进一步，咪唑环或吡啶环上，与所述
B
和
C
‑
连接的
N
原子位于与主链连接的原子的非邻位上
。
[0018]进一步，用于合成聚离子液体的单体盐在形成聚离子液体前驱体中的质量浓度为
(75
±
15)
％，聚合反应温度为
60
±
15℃
，时间为4±
2h。
[0019]其中，所述电解液选用可溶解多硫化锂的溶剂，如二氧戊环
、
乙二醇二甲醚
、
二乙二醇二甲醚等醚类溶剂或环丁砜
、
二甲基亚砜等砜类溶剂中的一种或几种
。
[0020]本专利技术还提供了上述无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系的制备方法：将含有聚离子液体单体盐的聚离子液体前驱体涂覆于无锂负极活性材料制成的负极极片上，连同正极集流体
、
负极集流体
、
隔膜
、
以及含有含硫含锂化合物的电解液一起，组装成无正极
‑
无锂负极扣式电池，然后引发聚离子液体单体盐完成聚合反应即得
。
[0021]本专利技术提供了一种新型锂硫电池体系，此体系区别于传统的锂硫电池，减少了正极制备时中硫和
/
或正极活性物质的添加以及负极制备时锂的添加，大大简便了锂硫电池的制备方法
。
同时通过含硫含锂化合物的浓度优化
、
聚离子液体的添加以及聚合优化，综合提升了本专利技术电池体系的容量和循环稳定性，本专利技术电池体系能够得到更好的应用前景
。
附图说明
[0022]图1为实施例1的电池首圈充放电曲线
。
[0023]图2为实施例1的电池1‑
50
圈放电比容量
。
具体实施方式
[0024]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，给出了本专利技术的较佳实施例
。
但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本专利技术，即并不意于限制本专利技术的保护范围
。
[0025]本专利技术提供的无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，原料包括正极
、
负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，原料包括正极
、
负极
、
隔膜以及电解液；所述正极含有正极集流体，不含硫和
/
或正极活性物质；所述负极含有负极集流体，不含锂；所述电解液中含有在首周充电作用下满足分解浓度的含硫含锂化合物
。2.
根据权利要求1所述的无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，其特征在于，所述正极集流体包括多孔碳材料或泡沫金属材料，具体选自碳布
、
碳纤维
、
泡沫碳
、
泡沫镍
、
泡沫铜
、
泡沫合金中的一种或几种
。3.
根据权利要求1所述的无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，其特征在于，所述负极集流体为铜基材料，具体选自铜箔
、
涂炭铜箔中的一种或几种
。4.
根据权利要求1所述的无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，其特征在于，所述负极还包括无锂负极活性材料，为可嵌锂的碳系材料，具体选自石墨
、
硬碳
、
软碳
、
硅
、
氧化硅中的一种或几种
。5.
根据权利要求1所述的无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，其特征在于，所述含硫含锂化合物包括多硫化锂或硫化锂，具体选自
Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8、Li2S
的一种或几种
。6.
根据权利要求1所述的无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，其特征在于，所述含硫含锂化合物在电解液中的浓度为
0.1
‑
10M
，优选为
0.5
‑
2M
，以
0.6
‑
1.5M
为佳
。7.
根据权利要求1所述的无正极
‑
无锂负极锂硫电池体系，其特征在于，所述负极还包括人工固态电解质界面，由具有式
I
结构的聚离子液体构成，其中，所述具有式
I
结构的聚离子液体，
A
为咪唑基或吡啶基；
B
为含有腈基
、
氨基
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：付道松，朱利敏，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
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：