一種鋰硫電池的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電池的制作方法，特別涉及一種鋰硫電池的制作方法。
【背景技術】
[0002]文獻I “Advanced materials, 26 (4)，625-631，2014”公開了一種鋰硫電池。文中采用涂覆的方式，石墨烯薄膜上涂覆活性物質漿料，并且在商業的聚丙烯隔膜上涂覆石墨稀，摒棄了傳統的鋁箔作為集流體，而用石墨稀做集流體。在此文章提出的電池中，傳統商用隔膜上又附加了一層石墨烯隔膜，在抑制鋰硫電池穿梭效應、吸附多硫化物等方面具有良好的效果。但是該電池使用較多次的涂覆，使工藝變得復雜，而且在隔膜上涂覆的石墨稀不均勻，影響電池最終性能，而且該電池用金屬鋰作電極，在充放電過程中會生成鋰枝晶，有可能刺破隔膜，引起電池短路。
[0003]文獻2 “Nature nanotechnology, 9 (8)，618-623，2014”公開了一種抑制裡枝晶的生長方法。文中采用模板法，在鋰金屬上加一層空心半球碳薄膜，是SEI膜在碳與隔膜間形成，鋰在沉積碳與金屬鋰間沉積，從而起到保護SEI膜并在一定程度上抑制鋰枝晶的生長。但該方法是通過在聚苯乙烯微球上沉積碳，然后將聚苯乙烯微球移去得到的，工藝較為復雜O
【發明內容】
[0004]為了克服現有方法制作的電池使用壽命短的不足，本發明提供一種鋰硫電池的制作方法。該方法在現有鋰硫電池的硫-隔膜-鋰“三明治結構”的基礎上分別在正極-隔膜和負極-隔膜間插入一個10?30 μ m厚的碳納米管薄膜，利用碳納米管薄膜多孔、吸附能力強的特點，在允許鋰離子通過的前提下，攔截多硫化物陰離子，達到“駐硫”的目的，抑制鋰負極與多硫化物陰離子的反應，抑制硫化鋰沉淀以及“死鋰”的形成，提高鋰硫電池的容量、電池的庫倫效率以及循環穩定性，同時能有效抑制循環過程中負極金屬鋰枝晶的生長，提高了電池的使用壽命和安全性。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案:一種鋰硫電池的制作方法，其特點是包括以下步驟:
[0006]取一張Celgard 2325隔膜，使用MSK-TlO型扣式電池切片機沖切成直徑為19mm的圓片，分別采用丙酮、異丙醇和乙醇溶液進行超聲清洗，然后用去離子水沖洗，50°C下鼓風干燥。用MSK-TlO型扣式電池切片機將碳納米管薄膜沖切成直徑為16mm的圓片。將Celgard 2325隔膜、正極、碳納米管薄膜放入手套箱中，先在正極及鋰片上滴一滴電解液，讓后將直徑為16mm的碳納米管薄膜分別貼到正極和鋰片上，隨后按正極-碳納米管薄膜-Celgard 2325隔膜-碳納米管薄膜_鋰片的順序組裝成型號為2016的扣式電池，用MSK-110型扣式電池封口機封口。
[0007]本發明的有益效果是:該方法在現有鋰硫電池的硫-隔膜-鋰“三明治結構”的基礎上分別在正極-隔膜和負極-隔膜間插入一個10?30 μ m厚的碳納米管薄膜，利用碳納米管薄膜多孔、吸附能力強的特點，在允許鋰離子通過的前提下，攔截多硫化物陰離子，達至IJ“駐硫”的目的，抑制鋰負極與多硫化物陰離子的反應，抑制硫化鋰沉淀以及“死鋰”的形成，提高鋰硫電池的容量、電池的庫倫效率以及循環穩定性，同時能有效抑制循環過程中負極金屬鋰枝晶的生長，提高了電池的使用壽命和安全性。
[0008]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作詳細說明。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明方法制作的鋰硫電池結構示意圖。
[0010]圖2是未經碳納米管薄膜改性的鋰硫電池的恒流充放電循環容量曲線圖。
[0011]圖3是本發明方法實施例1制作的鋰硫電池的恒流充放電循環容量曲線圖.
[0012]圖4是本發明方法實施例2制作的鋰硫電池與未經碳納米管薄膜改性的鋰硫電池的倍率曲線圖。
【具體實施方式】
[0013]以下實施例參照圖1-4。
[0014]實施例1:
[0015]參照圖1中的鋰硫電池結構，取一張Celgard 2325隔膜，使用MSK-T10型扣式電池切片機沖切成直徑為19mm的圓片，分別采用丙酮、異丙醇和乙醇溶液對其超聲清洗，然后用去離子水沖洗3次，50°C下鼓風干燥。用MSK-T10型扣式電池切片機將碳納米管薄膜沖切成直徑為16mm的圓片。將Celgard 2325隔膜、正極、碳納米管薄膜放入手套箱中，先在正極及鋰片上滴一滴電解液，讓后將直徑為16mm的碳納米管薄膜貼到正極和鋰片上，隨后按正極-碳納米管薄膜-Celgard 2325隔膜-碳納米管薄膜-鋰片的順序組裝成型號為2016的扣式電池，用MSK-110型扣式電池封口機封口。
[0016]實施例2:
[0017]參照圖1中的鋰硫電池結構，取一張Celgard 2325隔膜，分別用丙酮、異丙醇和乙醇溶液對其超聲清洗，然后用去離子水沖洗3次，干燥后，在Celgard 2325隔膜表面均勻涂一層10% PVDF的NMP溶液，將碳納米管薄膜貼在Celgard 2325隔膜上，在真空干燥箱中80°C下干燥12h，在Celgard 2325隔膜的另一面用同樣的方法貼一層碳納米管薄膜。用MSK-T10扣式電池切片機將該隔膜沖切成直徑為19mm的圓片。將Celgard 2325隔膜和正極放入手套箱中，隨后按正極-Celgard 2325隔膜-鋰片的順序組裝成2016扣式電池，用MSK-110扣式電池封口機封口。
[0018]實施例3:
[0019]參照圖1中的鋰硫電池結構，取一張Celgard 2325隔膜，分別采用丙酮、異丙醇和乙醇溶液對其超聲清洗，然后用去離子水沖洗，干燥后，在Celgard 2325隔膜表面用無水乙醇潤濕，將碳納米管薄膜貼在Celgard 2325隔膜上，待乙醇揮發后，在Celgard2325隔膜的另一面用同樣的方法貼一層碳納米管薄膜。用MSK-T10扣式電池切片機將Celgard2325隔膜沖切成直徑為19mm的圓片。將Celgard 2325隔膜和正極放入手套箱中，隨后按正極-Celgard 2325隔膜-鋰片的順序組裝成2016扣式電池，用MSK-110扣式電池封口機封口。
[0020]實施例4:
[0021]參照圖1中的鋰硫電池結構，取一張Celgard 2325隔膜，分別采用丙酮、異丙醇和乙醇溶液對其超聲清洗，然后用去離子水沖洗，干燥后剪成兩塊，將碳納米管薄膜夾雜兩塊Celgard 2325隔膜之間，用MSK-TlO扣式電池切片機將Celgard 2325隔膜沖切成直徑為19mm的圓片，得到有一面貼有碳納米管薄膜覆的Celgard 2325隔膜。用MSK-TlO扣式電池切片機將碳納米管薄膜沖切成直徑為16mm的圓片。將Celgard2325隔膜和正極放入手套箱中，先在鋰片上滴一滴電解液，然后將直徑為16mm的碳納米管薄膜貼到鋰片上，隨后按正極-Celgard 2325隔膜-鋰片的順序組裝成2016扣式電池，其中Celgard 2325隔膜貼有碳納米管薄膜的一面面向硫正極，用MSK-110扣式電池封口機封口。
【主權項】
1.一種鋰硫電池的制作方法，其特征在于包括以下步驟: 取一張Celgard 2325隔膜，使用MSK-T10型扣式電池切片機沖切成直徑為19mm的圓片，分別采用丙酮、異丙醇和乙醇溶液進行超聲清洗，然后用去離子水沖洗，50°C下鼓風干燥；用MSK-T10型扣式電池切片機將碳納米管薄膜沖切成直徑為16mm的圓片；將Celgard 2325隔膜、正極、碳納米管薄膜放入手套箱中，先在正極及鋰片上滴一滴電解液，讓后將直徑為16mm的碳納米管薄膜分別貼到正極和鋰片上，隨后按正極-碳納米管薄膜-Celgard2325隔膜-碳納米管薄膜_鋰片的順序組裝成型號為2016的扣式電池，用MSK-110型扣式電池封口機封口。
【專利摘要】本發明公開了一種鋰硫電池的制作方法，用于解決現有方法制作的電池使用壽命短的技術問題。技術方案是在現有鋰硫電池的硫-隔膜-鋰“三明治結構”的基礎上分別在正極-隔膜和負極-隔膜間插入一個10～30μm厚的碳納米管薄膜，利用碳納米管薄膜多孔、吸附能力強的特點，在允許鋰離子通過的前提下，攔截多硫化物陰離子，達到“駐硫”的目的，抑制鋰負極與多硫化物陰離子的反應，抑制硫化鋰沉淀以及“死鋰”的形成，提高鋰硫電池的容量、電池的庫倫效率以及循環穩定性，同時能有效抑制循環過程中負極金屬鋰枝晶的生長，提高了電池的使用壽命和安全性。
【IPC分類】H01M10/058
【公開號】CN105355981
【申請號】CN201510874719
【發明人】謝科予, 原凱, 張坤, 沈超, 王建淦, 魏秉慶
【申請人】西北工業大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月3日