一種鋰硫電池的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種鋰硫電池，包括正極、負極和電解質，所述正極包括正極活性物質，所述正極活性物質包括復合正極材料，所述負極包括負極活性物質；所述電解質為全固態，所述電解質包括聚環氧乙烷、鋰鹽和惰性填料。本發明提供的鋰硫電池中，全固態電解質與正極活性物質的結合使用，能夠更好的抑制鋰硫電池充放電過程中，中間產物多硫化鋰的溶解，減少復合正極材料中單質硫的損失，提高正極活性物質的利用率及電池的循環性能。
【專利說明】—種鋰硫電池【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于電化學儲能領域，具體涉及一種鋰硫電池。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著科技的發展，對能源尤其是可再生綠色能源的需求越來越突出，電池作為能量的儲存和轉換裝置正發揮著不可替代的作用。鋰離子電池因其具有很高的質量比能量和體積比能量，吸引了廣泛的關注。低成本，高能量密度，長循環壽命，綠色環保的二次電池是目前鋰離子電池開發的重點。
[0003]目前商品化的正極材料主要是層狀或尖晶石結構的鋰過渡金屬氧化物(如鈷酸鋰、錳酸鋰)和橄欖石結構的磷酸鐵鋰等。鈷酸鋰(LiCoO2)的理論容量相對較大，275mAh/g，但其價格高，有一定毒性，而且該正極材料在過充時易發生放熱分解反應，不僅使電池容量明顯下降，同時對電池安全也造成威脅；錳酸鋰(LiMn2O4)的理論容量為148mAh/g，實際容量低于130mAh/g，該正極材料的穩定性不好，在充放電過程中容易引起晶格變形，導致循環效率偏低；磷酸鐵鋰(LiFePO4)的理論容量為172mAh/g，該正極材料的導電性差，使得電池的可逆容量降低。上述常用鋰離子電池正極材料容量普遍不高，同時也均存在一些問題，不能滿足電池開發需求。
[0004]單質硫的理論比容量為1675mAh/g,與金屬鋰組裝成電池的理論比能量可達到2600mAh/g，遠高于目前已商品化的正極材料，成為當前電池發展的主要趨勢。但是在充放電過程中，單質硫會轉化為多硫化物，而多硫化物會溶于液體有機電解液中，這些活性物質的損失則會導致電池循環性能的惡化，導致了鋰硫電池在實際應用中受限。雖然人們發現在全固態的電池結構中，固體與固體的接觸可以阻止鋰硫電池中電極反應所形成的多硫化物的溶解，但是在現有的鋰硫電池體系中，電解質與電池的匹配仍然存在一些問題，因此需要尋找一種新的鋰硫電池體系，進一步提高電池的循環性能。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種比容量高、高溫循環性能好的鋰硫電池。
[0006]本發明提供一種鋰硫電池，包括正極、負極和電解質，所述正極包括正極活性物質，所述正極活性物質包括復合正極材料，所述負極包括負極活性物質；所述電解質為全固態，所述電解質包括聚環氧乙烷、鋰鹽和惰性填料。
[0007]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述鋰鹽為LiTFSI，所述惰性填料為納米粘土。
[0008]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述聚環氧乙烷中的EO基與所述鋰鹽中的Li的摩爾比為16-24:1。
[0009]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，以聚環氧乙烷和鋰鹽的總質量為100%，所述惰性填料的質量比為4-6%。
[0010] 本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述復合正極材料還包括聚吡咯、聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物中的至少一種。
[0011]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，以復合正極材料的總質量為100%，所述聚吡咯、聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物的質量百分比為2-40%。
[0012]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述復合正極材料還包括金屬氧化物，所述金屬氧化物選自 MgaNibO' Mg。、Ni。、V205、Cu。、MgcCudO, La203、Zr2O3> Ce2O3 以及 Mn2Of 中的至少一種；其中，0〈a〈l、0〈b〈l、a+b=l ;0〈c〈l、0〈d〈l、c+d=l ;f 的取值為 2 或 3 或 4 或 7。
[0013]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，以復合正極材料的總質量為100%，所述金屬氧化物的質量百分比為不高于20%。
[0014]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述復合正極材料包括單質硫、聚丙烯腈和Mg0.6Ni0.4° ;所述復合正極材料中單質硫、聚丙烯腈和Mga6Nia4O的質量比為4:1:0.3。
[0015]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述正極活性物質還包括導電劑、LiTFS1、聚環氧乙烷；所述正極活性物質中，所述復合正極材料與導電劑、LiTFSI和聚環氧乙烷的質量比為 55:25:15:5。
[0016]本發明提供的鋰硫電池，采用包括聚環氧乙烷(PEO)、鋰鹽和惰性填料的全固態電解質，同時起到隔膜與電解質的雙重作用，另外，采用含有導電性更好、與本發明電解質結合效果更好的正極活性物質的正極，與本發明的電解質結合使用，能夠更好的抑制鋰硫電池充放電過程中，中間產物多硫化鋰的溶解，減少復合正極材料中單質硫的損失，提高正極活性物質的利用率及循環穩定性，同時也避免了用液態電解質或凝膠態電解質與金屬鋰匹配時，金屬鋰負極容易產生枝晶，沖破隔膜而短路的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0018]圖1為實施例1中電池在60°C下的循環性能曲線圖。
具體實施例
[0019]本發明提供一種鋰硫電池，包括正極、負極和電解質，所述正極包括正極活性物質，所述正極活性物質包括復合正極材料，所述負極包括負極活性物質；所述電解質為全固態，所述電解質包括聚環氧乙烷(ΡΕ0)、鋰鹽和惰性填料。其中，惰性填料具體是指不參與電化學反應的填料。
[0020]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述鋰鹽為LiTFS1、LiClO4或LiCF3SO3 ;所述惰性填料為納米粘土或納米二氧化硅。進一步優選的，所述鋰鹽為LiTFSI，所述惰性填料為納米粘土。本發明提供一種鋰硫電池，采用包括聚環氧乙烷(ΡΕ0)、鋰鹽和惰性填料的全固態電解質，具有較高的離子電導率，可以同時起到電解質與隔膜的雙重作用，并且使正極活性物質的利用率和循環性能得到較大的提高。
[0021]本發明提供的鋰硫電池中，優選的，所述PEO中的EO基與所述鋰鹽中的Li的摩爾比為16-24:1。以PEO和鋰鹽的總質量為100%，所述惰性填料的質量比為4-6%。優選的，所述PEO的分子量為0.8 X IO6-L 2 X IO6。
[0022]本發明提供的鋰硫電池中，提供一種電解質的制備方法:先將LiTFSI在室溫下溶于99.8%的乙腈中，待LiTFSI完全溶解于乙腈中后，將分子量為0.8 X IO6-L 2 X IO6的PEO加入，在45-75°C下溶解10-14小時，PEO中EO基與LiTFSI中Li的摩爾比為16-24:1 ;然后加入納米粘土顆粒，經過超聲分散及攪拌，得到均相溶液。在真空45-75°C條件下，溶液澆注到特氟綸(Teflon)盤中，使溶劑揮發，待溶劑完全揮發后即得到PEO與LiTFSI的混合薄膜，將薄膜在真空100-140°C條件下烘l_3h，即得到PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜。
[0023]本發明提供的鋰硫電池中，優選的，所述復合正極材料還包括聚吡咯(PPy)、聚丙烯腈(PAN)或聚丙烯腈共聚物中的至少一種。優選的，以復合正極材料的總質量為100%，所述聚吡咯、聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物的質量百分比為2-40%。進一步優選的，聚丙烯腈共聚物選自PAN-甲基丙烯酸甲酯共聚物、PAN-PPy中的至少一種。PPy是一種導電性優良的聚合物，被廣泛應用在電極表面修飾以及電極材料中；PAN在200-300°C下發生熱解反應包含了氰基的環化、脫氫、共軛、交聯等過程，生成具有導電性能的共軛聚并吡咯，PAN的低溫熱解性能為制備復合正極材料提供了良好的載體，而PAN-甲基丙烯酸甲酯共聚物因其結構中具備PAN的結構單元、PAN-PPy更是結合了 PAN與PPy的雙重性質因此均可作為正極活性材料的載體。
[0024]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述復合正極材料還包括金屬氧化物，所述金屬氧化物選自 MgaNibO' Mg。、Ni。、V205、Cu。、MgcCudO, La203、Zr2O3> Ce2O3 以及 Mn2Of 中的至少一種；其中，0〈a〈l、0〈b〈l、a+b=l ;0〈c〈l、0〈d〈l、c+d=l ；f 的取值為 2 或 3 或 4 或 7。優選的，以復合正極材料的總質量為100%，所述金屬氧化物的質量百分比為不高于20%。進一步優選的，金屬氧化物選自Mga6Nia4O, Mga6Nia4O不僅可以進一步提高復合正極材料的導電性，而且能夠抑制充放電中間產物多硫化鋰的溶解，提高了單質硫的利用率，使得電池的循環性能得到很大的提高。
[0025]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，所述復合正極材料包括單質硫、聚丙烯腈和Mga6Nia4O,優選的，所述復合正極材料中單質硫、聚丙烯腈和Mga6Nia4O的質量比為4:1:0.3，采用該導電性更好的復合正極材料，與包括聚環氧乙烷(ΡΕ0)、鋰鹽和惰性填料的全固態電解質結合使用，能夠更好的抑制鋰硫電池充放電過程中，中間產物多硫化鋰的溶解，減少復合正極材料中單質硫的損失，提高正極活性物質的利用率及循環穩定性。
[0026]本發明提供的鋰硫電池中，復合正極材料占正極活性物質總重量的50-90%，優選的實施例中，正極活性物質中的復合正極材料的重量比為80%。
[0027]本發明提供的鋰硫電池中，提供一種復合正極材料的制備方法:將單質硫溶入第一溶劑中，得到第一溶液；將聚吡咯、聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一種溶入到第二溶劑中，得到第二溶液；將金屬氧化物中的至少一種、第一溶液、第二溶液混合并在惰性氣體下進行球磨，得到混合物，將混合物真空干燥，除去其中的溶劑，而后在保護氣氛下進行加熱處理，自然冷卻，得到正極活性材料；第一溶劑選自二硫化碳，甲苯，液態烴中的一種；第二溶劑選自二甲基甲酰胺，二甲基丙烯胺，二甲基丙烯胺與氯化鋰的混合物，及二甲基亞砜中的一種。
[0028]通過球磨過程，使金屬氧化物中的至少一種、第一溶液、第二溶液混合得更加均勻，具體的，球磨過程的轉速范圍為200-1300轉/分，球磨時間范圍為1-20小時。球磨過程是在惰性氣體下進行，是為了避免在球磨過程中發生其他的副反應從而對材料產生影響。
[0029]將球磨得到的混合物進行真空干燥處理，具體的，真空干燥的溫度范圍為35-75°C，干燥時間范圍為3-12小時。[0030]將干燥后的混合物進一步進行加熱處理，具體的，加熱處理的溫度范圍為150-450°C,加熱處理時間范圍為1-20小時,保護氣氛選自IS氣、氮氣或IS氣與氫氣混合的還原氣體以及氮氣與氫氣混合的還原氣體。
[0031]具體實施中可為:將單質硫溶解在有機溶劑二硫化碳(CS2)中，得到含硫的CS2溶液，將PAN溶解在在有機溶劑二甲基甲酰胺(DMF)中得到含有PAN的DMF溶液，然后將含硫的CS2溶液、含有PAN的DMF溶液、Mga6Nia4O —起混合并在氬氣保護下進行機械球磨，將球磨制得物進行真空干燥，除去其中的溶劑，而后在氮氣下進行加熱處理，自然冷卻，得到PAN/S/MgQ.6Nia40。
[0032]本發明提供的鋰硫電池中，還提供另外一種復合正極材料的制備方法:將單質硫，聚吡咯、聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一種和金屬氧化物中的至少一種溶入到溶劑中，得到第一混合物，將第一混合物進行球磨混合，得到第二混合物，將第二混合物真空干燥，隨后在保護氣氛或真空環境下進行加熱處理，冷卻后得到正極活性物質。
[0033]優選的，單質硫的重量百分比范圍為60-95%，聚吡咯、聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一種的重量百分比范圍為2-40%，金屬氧化物中的至少一種的重量百分比范圍為0-20%。溶劑包括但不僅限于乙醇、N-甲基吡咯烷酮中的一種。
[0034]具體的，球磨過程的轉速范圍為200-1300轉/分，球磨時間范圍為1_20小時。
[0035]真空干燥處理時，真空干燥的溫度范圍為35_75°C，干燥時間范圍為3-12小時。在具體實施例中，通過機械球磨制得的混合物在50°C下真空干燥3小時。
[0036]加熱處理時，加熱處理的溫度的范圍為150_450°C，加熱處理時間不小于I小時。優選的，加熱處理的溫度的范圍為250-400 V，加熱處理的時間范圍為1-20小時。加熱處理是在保護氣氛或真空環境下進行的，具體的，保護氣氛選自氬氣或氮氣。
[0037]具體實施中可為:將單質硫，PAN以及Mga6Nia4O溶入乙醇中得到第一混合物，乙醇作為分散劑使單質硫、PAN和Mga6Nia4O混合得更加均勻。將第一混合物進行球磨處理，得到第二混合物，將第二混合物在真空干燥箱中干燥，隨后在300°C、氬氣保護下加熱處理3h，冷卻后得到 PAN/S/MgQ.6NiQ.40。
[0038]本發明提供一種鋰硫電池，優選的，正極活性物質還包括導電劑、鋰鹽和粘接劑。導電劑選自導電聚合物、科琴碳黑(KB)、乙炔黑(AB)、活性炭、單壁碳納米管、多壁碳納米管、活性炭、石墨烯、碳黑、碳纖維、金屬纖維、金屬粉末、以及金屬薄片中的一種或多種；在較優的實施例中，導電劑包含乙炔黑(AB)。粘結劑選自聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物，聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酯、聚醚、氟化聚合物、聚二乙烯基聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸中的一種、或上述聚合物的混合物及衍生物；在較優的實施例中，粘結劑包含ΡΕ0。鋰鹽選自LiTFS1、LiC104或LiCF3SO3中的一種；在較優的實施例中，正極活性物質中的鋰鹽與全固態電解質中所用鋰鹽為同一物質；在較優的實施例中，鋰鹽為LiTFSI。在更優的實施例中，正極活性物質包括復合正極材料與導電劑、LiTFSI和ΡΕ0，更好的與電解質中的LiTFSI和PEO相配合，提高正極與電解質的結合作用，其中，復合正極材料與導電劑、LiTFSI和PEO的質量比為55:25:15:5。
[0039]本發明提供的鋰硫電池中，正極還包括正極集流體，正極集流體選自卻不僅限于泡沫鎳、鋁箔或不銹鋼網中的一種。作為更優選的方案，正極集流體為泡沫鎳。
[0040]本發明提供的鋰硫電池中，將復合正極材料、導電劑乙炔黑(AB)、LiTFSI和粘結劑PEO混合，加入有機溶劑作為分散劑，制得正極活性物質漿料。采用任何可以在正極集流體的整個表面上提供基本均勻的涂覆層的方法，將制得的正極活性物質漿料沉積到正極集流體的表面上。例如，可以通過刮刀涂布法(doctor blade),繞線拉桿法(wired draw rod)法、絲網印刷或其他方法。通過常壓或低壓以及環境溫度或高溫下的蒸發作用，可以將正極活性物質漿料層中的溶劑去除，溶劑去除的速度優選為沿著漿料表面保持基本不變。隨后將制得的正極與負極、電解質一起組裝成電池。
[0041 ] 在優選的實施例中，將PAN/S/MgQ.6Ni0.40材料、導電劑乙炔黑(AB)、LiTFSI和粘結劑PEO按照55:25:15:5的質量比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，將得到的漿料通過刮刀涂布技術涂覆在直徑為Icm的圓形泡沫鎳集流體上，60°C下真空干燥14小時，在壓片機SMPa的壓力下壓片制得正極片，即作為本發明電池的正極。
[0042]本發明提供的鋰硫電池中，負極活性物質在充放電過程中能夠還原-沉積或脫出-嵌入鋰離子，具體的，負極可為鋰金屬或鋰合金。
[0043]本發明提供的鋰硫電池，由上述正極、負極和電解質組成。聚合物電解質PEO-鋰鹽-惰性填料既當電解質又當隔膜，起到雙重作用，同時該電解質與PANziSziMga6Nia4O材料起到很好的結合作用，能夠更好的抑制鋰硫電池充放電過程中，中間產物多硫化鋰的溶解，減少復合正極材料中單質硫的損失，提高正極活性物質的利用率及循環穩定性，使得電池具有良好的循環性能和高的比容量，尤其是在60°C時，電池的循環性能更優。
[0044]下面通過實施例對本發明進一步說明。
[0045]實施例1
[0046]電解質的制備:先將LiTFSI在室溫下溶于99.8%的乙腈中，待LiTFSI完全溶解于乙腈中后，將分子量為IXlO6的PEO加入，在60°C下溶解12h，PE0中EO基與LiTFSI中Li的摩爾比為20:1 ;然后加入5%納米粘土顆粒，經過超聲分散及攪拌，得到均相溶液。在真空60°C條件下，溶液澆注到Teflon盤中，使溶劑揮發，待溶劑完全揮發后即得到PEO與LiTFSI的混合薄膜，將薄膜在真空120°C條件下烘2h，即得到PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜。
[0047]正極的制備:將4g的單質硫溶解在30cm3的CS2中，PAN溶解在DMF中，隨后將含有單質硫的CS2溶液、含有PAN的DMF溶液、以及Mga6Nia4O混合并放入球磨機進行球磨，球磨機的轉速為800轉/分，球磨時間為2小時，隨后制得物在65°C下真空干燥3小時，以除去其中的溶劑，而后將干燥產物在氬氣保護、350°C下加熱處理3小時，最后自然冷卻，得到復合正極材料PANziSziMga4Nic1.60。制備過程中，加熱處理前PANzVMga4Nia6O的含量比為S: PAN:Mg0.4Ni0.60=4:1:0.3。將復合正極材料 PAN/S/Mg0.6Ni0.40、導電劑乙炔黑(AB)、LiTFSI和粘結劑PEO按照55:25:15:5的質量比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，將得到的漿料通過刮刀涂布技術涂覆在直徑為Icm的圓形泡沫鎳集流體上，60°C下真空干燥14小時，在壓片機SMPa的壓力下壓片制得正極片。
[0048]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0049]電池性能測試
[0050]室溫下將制得的電池靜置一段時間后，對電池進行恒電流充放電，充放電倍率為
0.lC(lC=1672mAh g—1)，電壓范圍為1-3V。基于正極材料中S的含量來計算電池的比容量和電流密度。[0051]圖1為實施例1中電池在60°C下的循環性能曲線，可以看出，電池首周的放電比容量高達997.5mAh g—1，循環50周后，電池的放電比容量仍然保持在697.2mAh g'
[0052]實施例2
[0053]電解質的制備:與實施例1中相同
[0054]正極的制備:與實施例1的不同之處在于:制備過程中，加熱處理前PAN/S/Mga4Nia6O 的含量比為 S:PAN:Mg0.4Ni0.60=4:l:0.6ο
[0055]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0056]實施例3
[0057]電解質的制備:與實施例1中相同
[0058]正極的制備:將4g的單質硫溶解在30cm3的CS2中，PAN溶解在DMF中，隨后將含有單質硫的CS2溶液、含有PAN的DMF溶液混合并放入球磨機進行球磨，球磨機的轉速為800轉/分，球磨時間為2小時，隨后制得物在65°C下真空干燥3小時，以除去其中的溶劑，而后將干燥產物在氬氣保護、350°C下加熱處理3小時，最后自然冷卻，得到復合正極材料PAN/
S。制備過程中，加熱處理前PAN/S的含量比為S:PAN=4:1。將復合正極材料PAN/S、導電劑乙炔黑(AB)、LiTFSI和粘結劑PEO按照55:25:15:5的質量比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，將得到的漿料通過刮刀涂布技術涂覆在直徑為Icm的圓形泡沫鎳集流體上，60°C下真空干燥14小時，在壓片機SMPa的壓力下壓片制得正極片。
[0059]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0060]實施例4
[0061]電解質的制備:與實施例1中相同
[0062]正極的制備:將4g的單質硫溶解在30cm3的CS2中，隨后將含有單質硫的CS2溶液、與Mga6Nia4O混合并放入球磨機進行球磨，球磨機的轉速為800轉/分，球磨時間為2小時，隨后制得物在65°C下真空干燥3小時，以除去其中的溶劑，而后將干燥產物在氬氣保護、350°C下加熱處理3小時,最后自然冷卻,得到復合正極材料S/Mga4Nia60。制備過程中，加熱處理前S/MgQ.4Ni0.60的含量比為S:Mg0.4Ni0.60=4:0.5。將復合正極材料S/Mga 6Ni0.40、導電劑乙炔黑(AB)、LiTFSI和粘結劑PEO按照55:25:15:5的質量比例混合，加入N-甲基批咯烷酮作為溶劑，將得到的漿料通過刮刀涂布技術涂覆在直徑為Icm的圓形泡沫鎳集流體上，60°C下真空干燥14小時，在壓片機SMPa的壓力下壓片制得正極片。
[0063]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0064]實施例5
[0065]電解質的制備:與實施例1中相同
[0066]正極的制備:與實施例1的不同之處在于:將復合正極材料PANzVMga6Nia40、導電劑乙炔黑(AB)、LiTFSI和粘結劑PEO按照60:23:12:5的質量比例混合，加入N-甲基批咯烷酮作為溶劑，將得到的漿料通過刮刀涂布技術涂覆在直徑為Icm的圓形泡沫鎳集流體上，60°C下真空干燥14小時，在壓片機SMPa的壓力下壓片制得正極片。
[0067]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0068]實施例6
[0069]電解質的制備:與實施例1的不同之處在于WAPEO的分子量為1.2X IO6 ；ΡΕ0中EO基與LiTFSI中Li的摩爾比為16:1 ;加入納米粘土顆粒的量為6%。
[0070]正極的制備:與實施例1中相同。
[0071]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0072]實施例7
[0073]電解質的制備:與實施例1的不同之處在于:ΡΕ0中EO基與LiTFSI中Li的摩爾比為24:1 ;加入的惰性填料為5%的納米二氧化硅，得到PEO-LiTFS1-納米二氧化硅聚合物薄膜。
[0074]正極的制備:與實施例1中相同。
[0075]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiTFS1-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0076]實施例8
[0077]電解質的制備:與實施例1的不同之處在于:所用鋰鹽為LiCF3SO3,得到PEO-LiCF3SO3-納米粘土聚合物薄膜。
[0078]正極的制備:與實施例1的不同之處在于:將復合正極材料PANzVMga6Nia40、導電劑乙炔黑(AB)、LiCF3SO3和粘結劑PEO按照55:25:15:5的質量比例混合。
[0079]電池的制備:以制得的正極片為正極，金屬鋰為負極，PEO-LiCF3SO3-納米粘土聚合物薄膜為電解質和隔膜，在充滿氬氣的手套箱內組裝成CR2032扣式電池。
[0080]盡管發明人已經對本發明的技術方案做了較詳細的闡述和列舉，應當理解，對于本領域技術人員來說，對上述實施例作出修改和/或變通或者采用等同的替代方案是顯然的，都不能脫離本發明精神的實質，本發明中出現的術語用于對本發明技術方案的闡述和理解，并不能構成對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種鋰硫電池，包括正極、負極和電解質，所述正極包括正極活性物質，所述正極活性物質包括復合正極材料，所述負極包括負極活性物質，其特征在于:所述電解質為全固態，所述電解質包括聚環氧乙烷、鋰鹽和惰性填料。
2.如權利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于:所述鋰鹽為LiTFSI，所述惰性填料為納米粘土。
3.如權利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于:所述聚環氧乙烷中的EO基與所述鋰鹽中的Li的摩爾比為16-24:1。
4.如權利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于:以聚環氧乙烷和鋰鹽的總質量為100%，所述惰性填料的質量百分比為4-6%。
5.如權利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于:所述復合正極材料還包括聚吡咯、聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物中的至少一種。
6.如權利要求5所述的鋰硫電池，其特征在于:以復合正極材料的總質量為100%，所述聚吡咯、聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物的質量百分比為2-40%。
7.如權利要求5或6所述的鋰硫電池，其特征在于:所述復合正極材料還包括金屬氧化物，所述金屬氧化物選自 MgaNibO、MgO、Ni O、V2O5、CuO、MgcCudO、La2O3、Zr2O3、Ce203 以及 Mn2Of中的至少一種；其中，0〈a〈l、0〈b〈l、a+b=l ;0〈c〈l、0〈d〈l、c+d=l ；f 的取值為 2 或 3 或 4 或7。
8.如權利要求7所述的鋰硫電池，其特征在于:以復合正極材料的總質量為100%，所述金屬氧化物的質量百分比為不高于20%。
9.如權利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于:所述復合正極材料包括單質硫、聚丙烯腈和Mga6Nia4O ;所述復合正極材料中單質硫、聚丙烯腈和Mga6Nia4O的質量比為4:1:0.3。
10.如權利要求1所述的鋰硫電池，其特征在于:所述正極活性物質還包括導電劑、LiTFSI和聚環氧乙烷；所述正極活性物質中，復合正極材料與導電劑、LiTFSI和聚環氧乙烷的質量比為55:25:15:5。
【文檔編號】H01M10/0565GK103972580SQ201310047928
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月6日 優先權日:2013年2月6日
【發明者】陳璞, 釗妍 申請人:蘇州寶時得電動工具有限公司, 陳璞