[发明专利]液流锂硫二次电池

权利要求书

1.一种液流锂硫二次电池，其特征在于，所述液流锂硫二次电池包括电池单体或多个电池单体串联组成的电堆，正极储液罐，正极循环泵和正极流体管道；所述电池单体内由隔膜分隔成正极腔和负极腔，所述正极腔内包含硫正极和正极电解液，所述负极腔内包含锂负极和负极电解液，所述硫正极为流体电极；所述电池单体的正极腔通过所述正极流体管道与正极循环泵、正极储液罐依次相连通。

2.如权利要求1所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述锂负极为流体电极，所述锂负极的活性物质为金属锂粉；所述液流锂硫二次电池还包括负极储液罐，负极循环泵和负极流体管道，所述电池单体的负极腔通过所述负极流体管道与负极循环泵、负极储液罐依次相连通。

3.如权利要求1所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述锂负极为静态电极，所述锂负极的活性物质为金属锂片或金属锂粉。

4.如权利要求1、2或3所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述硫正极的活性物质为单质硫S₈、多硫化锂Li₂S_n中的一种或两种，其中，2≤n≤8。

5.如权利要求1、2或3所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述硫正极的活性物质为碳/硫复合物，所述硫占活性物质总重的重量百分比含量为20～99％，所述碳为石墨、乙炔黑、中间相碳微球、热解碳、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、富勒烯中的一种或几种。

6.如权利要求1、2或3所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述硫正极的活性物质为导电聚合物/硫复合材料，所述硫占活性物质总重的重量百分比含量为20～99％，所述导电聚合物为聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种或几种。

7.如权利要求1、2或3所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述正极电解液和负极电解液分别由有机溶剂和锂盐组成。

8.如权利要求7所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述有机溶剂为二氧五环、二氧六环、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜、甲基乙基砜、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、2，5-二甲基四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

9.如权利要求7所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双乙二酸硼酸锂中的一种或几种。

10.如权利要求1、2或3所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述硫正极的集流体为金属板、金属箔、金属网、金属泡沫或碳材料，所述金属为铝、铜或不锈钢；所述碳材料为碳纸、碳毡、石墨、乙炔黑、中间相碳微球、热解碳、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、富勒烯中的一种或几种。

11.如权利要求1、2或3所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述锂负极的活性物质为金属锂粉时，所述锂负极的集流体为金属板、金属箔、金属网、金属泡沫或碳材料，所述金属为铝、铜或不锈钢；所述碳材料为碳纸、碳毡、石墨、乙炔黑、中间相碳微球、热解碳、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、富勒烯中的一种或几种。

12.如权利要求1、2或3所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述隔膜为聚合物隔膜或固体电解质。

13.如权利要求12所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述聚合物隔膜为聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层多孔膜、聚四氟乙烯多孔膜、聚丙烯腈膜、聚偏二氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯膜或聚氧化乙烯膜。

14.如权利要求12所述的液流锂硫二次电池，其特征在于，所述固体电解质为Li₂-S-P₂S₅、Li₂S-SiS₂-P₂S₅、Li₂S-GeS₂-P₂S₅、Li_1.4A_10.4Ti_1.6(PO₄)₃、Li_1.5A1_0.5Ge_1.5(PO₄)₃中的一种或几种。