[发明专利]一种锂硫电池及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池，由阴极、阳极、隔离膜、电解质和外包装组成，

阴极：由集流体和涂敷层组成，涂敷层中活性物质至少含有单质硫、硫基化合物或硫复合物中的一种；

阳极：为贫锂物质和/或富锂物质；

隔离膜：布置于阴极与阳极之间，由多孔基材和分布于该多孔基材表面的多硫化物多孔阻隔层构成，所述多孔阻隔层至少分布于所述多孔基材的一面；

所述基材的厚度为3um-50um，孔隙率为30%-70%，孔径不超过100nm；

所述多孔阻隔层由填料颗粒与粘接剂组成，厚度为0.5um-10um，多孔结构的有效孔径r不超过200nm，填料颗粒为有机颗粒或/和无机颗粒，且颗粒粒径R≤10r。

2.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述阴极活性物质中的硫单质包括升华硫和/或高纯硫；硫基化合物包括有机硫化物、Li2Sn（n ≥ 1）和碳硫聚合物(C₂S_v)_m中的至少一种；所述硫复合物包括硫/碳复合物、硫/导电聚合物复合物、硫/无机氧化物中的至少一种。

3.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述阳极贫锂物质包括碳类材料、合金类材料；所述富锂物质为金属锂；当阳极仅为贫锂物质时，需要对锂硫电池采用富锂技术富锂。

4.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述多孔基材选自聚丙烯、聚乙烯、共聚乙丙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚偏氟乙烯、共聚氟乙丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺中的一种或多种复合物；孔隙率为40%-65%，孔径不超过30nm。

5.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述多孔阻隔层的有效孔径不超过100nm，R≤7r。

6.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述多孔阻隔层的填料选自三氧化二铝、碳酸钙、碳酸铝、二氧化钛、硫酸锶、硫酸铝、聚酰亚胺、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯腈、氧化钙、氧化镁中的至少一种；其在多孔阻隔层中的质量比例为5%-95%。

7.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述多孔阻隔层的粘接剂选自PVDF、CMC和SBR中的至少一种；其在多孔阻隔层中的质量比例为95%-5%。

8.一种权利要求1所述的锂硫电池，其特征在于，所述多孔基材的厚度为4um-20um；所述多孔阻隔层的厚度为1um -6um。

9.一种权利要求1所述的锂硫电池的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

步骤1，电极制备：将至少含有硫单质、硫的化合物或硫的复合物中的一种的阴极活性材料、导电剂、粘接剂以及溶剂混合均匀制备得到浆料，之后涂敷在集流体上，冷压后得到阴极极片；将贫锂物质电极材料、导电剂、粘接剂与溶剂混合均匀制备得到浆料，之后涂敷在集流体上，冷压后得到阳极极片；之后对阴极极片或/和阳极极片进行补锂，得到阴阳极极片待用；

步骤2，隔离膜制备：将填料、粘接剂与溶剂配置得到浆料，之后涂敷于多孔基材表面，干燥后得到含有多孔阻隔层的隔离膜；

步骤3，锂硫成品电池的制备：将步骤2制得含有多孔阻隔层的隔离膜布置于步骤1所述的阴阳极之间，组装得到裸电芯，之后入壳/入袋、干燥、注液、静置、化成、整形后得到成品锂硫电池。

10.一种权利要求9所述的锂硫电池的制备方法，其特征在于，步骤2所述填料的尺寸不超过1000nm，且根据所选择填料的尺寸，可以有效的调节所述阻隔层的有效孔径。