[发明专利]一种锂硫电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂硫电池的制造方法，特别涉及以碳包硫为正极材料涂覆于正极基体铝膜上，以碳包铝为负极材料涂覆于负极基体穿孔铜膜上；与锂膜和隔膜一起卷制而成的锂硫电池制造方法。

背景技术

锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，因而得到了普遍应用。现在的许多数码设备都采用了锂离子电池作电源。锂离子电池的能量密度很高，它的容量是同重量的镍氢电池的1.5～2倍，而且具有很低的自放电率、不含有毒物质等优点是它广泛应用的重要原因。1990 年日本Nagoura 等人研制成以石油焦为负极，以LiCoO₂ 为正极的锂离子电池：LiC₆|LiClO₄-PC＋EC|LiCoO₂。同年。Moli 和sony 两大电池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池。1991 年，日本索尼能源技术公司与电池部联合开发了一种以聚糖醇热解碳（PFA）为负极的锂离子电池。锂离子电池负极材料有石墨（C₆），硫化物：TiS₂、NbS₂，氧化物：WO₃、V₂O₅、SnO₂ 等。以石墨负极材料为例，充放电过程中负极反应：

 C₆＋xLi^＋+ xe == Li_xC₆

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的石墨呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，形成嵌锂化合物（Li_xC₆），嵌入的锂离子越多，充电容量越高。当对电池进行放电时，嵌在石墨层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。

锂硫电池是锂离子电池的一种。锂硫电池是以硫元素作为电池正极的一种锂离子电池。比容量高达1675 mAh g^-1，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量（<150 mAh g^-1）。并且，硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，是一种非常有前景的锂离子电池。

以锂为负极的锂硫电池为例，放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。根据单位质量的单质硫完全变为S^2- 所能提供的电量可得出硫的理论放电质量比容量为1675 mAh g^-1，同理可得出单质锂的理论放电质量比容量为3860 mAh g^-1。锂硫电池的理论放电电压为2.287 V，当硫与锂完全反应生成硫化锂（Li₂S）时。相应锂硫电池的理论放电质量比能量为2600 Wh kg^-1。