[发明专利]层叠的锂硫电池

说明书

一种包含层叠体的锂硫电化学电池，所述层叠体包括：锂阳极，所述锂阳极包括锂金属箔或锂金属合金箔的层；阴极，所述阴极包括活性硫材料；多孔隔膜，所述多孔隔膜设置在所述锂阳极和所述阴极之间；和电解质；其中：所述层叠体被折叠成锯齿状结构；并且所述阴极在所述层叠体中相对于所述锂阳极偏离，使得所述阴极能从所述层叠体的一侧接触，而所述锂阳极能从所述层叠体的相对侧接触。

技术领域

本发明涉及一种包含折叠成锯齿状结构的层叠体的锂硫电池。

背景技术

常规的锂硫电池包括：由锂金属或锂金属合金形成的阳极(anode)(负极，negative electrode)，和由元素硫或其它电活性硫材料形成的阴极(cathode)(正极)。含硫或其它电活性硫的材料可以与诸如碳的导电材料混合来提高其导电性。通常，将碳和硫研磨，然后与溶剂和粘合剂混合来形成浆料。将浆料涂覆到集流体(current collector)，然后进行干燥以除去溶剂。将所得的结构压延以形成沉积在集流体上的阴极材料的复合片材，将其切割成所需形状以形成阴极。将电解质涂覆到阴极。然后，将隔膜放置在阴极上，而将锂阳极放置在隔膜上。

迄今为止，锂硫电池已由包括若干费时步骤的间歇式工艺进行生产。例如，在电池组装之前，阴极材料的复合片材和锂金属或锂金属合金的片材必须被切割成所需形状。尤其是，必须以提供可焊接到接触引线的突出的部分或连接端(tab)的方式对片材进行切割。这能够增加整个工艺的复杂性。而且，在电池组装的已知方法中，阴极、隔膜和负极的单片、预切单片在分批工艺中被放置在彼此之上。这些方法难以实现自动化。

本发明人已设计出能够以有效且高效的方式进行组装的锂硫电池。本发明人还开发了一种用于制造锂硫电池的有效且高效的方法。

发明内容

在描述本发明的具体实施例之前，应当理解本发明并不限于本文公开的具体的电池、方法或材料。也应当理解，因为保护范围将由权利要求书及其等同物限定，所以本文使用的术语仅用于描述具体的实施例，而并不是用于限定的。

在本发明描述和要求保护的电池和方法中，将使用下列术语：除非上下文另有明确说明，单数形式“一(a/an)”和“所述”包括复数形式。因此，例如，表述“一个负极”包括一个或多个这样的元件。

根据本发明的一个方面，提供了一种包含层叠体的锂硫电化学电池，所述层叠体包括：

锂阳极，所述锂阳极包括锂金属箔或锂金属合金箔的层；

阴极，所述阴极包括活性硫材料；

多孔隔膜，所述多孔隔膜位于所述锂阳极和所述阴极之间；和

电解质；

其中：

所述层叠体被折叠成锯齿状结构；并且

所述阴极在所述层叠体中相对于所述锂阳极偏离，使得所述阴极能从所述层叠体的一侧接触，而所述锂能从所述层叠体的相对侧接触。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造锂硫电池的方法，所述方法包括：

形成以下元件的层叠体：i)锂阳极，所述锂阳极包括锂金属箔或锂金属合金箔的层；ⅱ)多孔隔膜；iii)电解质；和iv)阴极，所述阴极包括活性硫材料，其中，所述隔膜设置在所述锂阳极和所述阴极之间，并且，所述阴极在所述层叠体中相对于所述锂阳极偏离，使得所述阴极从所述层叠体的一侧容易接触，并且，所述锂阳极从所述层叠体的相对侧容易接触；并且

将所述层叠体折叠成锯齿状结构。