[发明专利]一种锂硫电池裸电芯、成品电芯及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池裸电芯，其特征在于，主要由以下部件组装而成：

阴极：由阴极集流体和阴极涂敷层组成，阴极涂敷层中的阴极活性物质至少含有单质硫、硫基化合物和硫复合物中的一种；

阳极：由阳极集流体和阳极涂敷层组成，阳极涂敷层中活性物质为贫锂物质；

隔离膜：具有电子绝缘、离子导通功能的组件；

所述阳极涂敷层表面设置有富锂物质层。

2.一种权利要求1所述的锂硫电池裸电芯，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/导电聚合物复合物和硫/无机氧化物中的至少一种；所述阴极活性物质占整个阴极涂敷层的质量为2%-99wt%。

3.一种权利要求1所述的锂硫电池裸电芯，其特征在于，所述阳极贫锂物质包括碳类材料、合金类材料、金属氧化物系列、金属氮化物和碳化合物中的至少一种。

4.一种权利要求1所述的锂硫电池裸电芯，其特征在于，所述电子绝缘、离子导通功能的组件为聚合物隔膜、表面处理聚合物隔膜、无纺布隔膜或表面处理无纺布隔膜。

5.一种权利要求1所述的锂硫电池裸电芯，其特征在于，所述阳极涂敷层表面设置的富锂物质层复合或粘贴于所述阳极涂敷层表面。

6.一种权利要求1所述的锂硫电池裸电芯，其特征在于，所述富锂物质层由金属锂、金属锂混合物和富锂化合物中的至少一种组成。

7.一种权利要求6所述的锂硫电池裸电芯，其特征在于，所述金属锂的形态为锂粉、锂颗粒、锂片、锂带或多孔锂带；金属锂混合物为金属锂与其他组分的混合物，所述其他组分包括导电剂、粘接剂和填充剂中的至少一种；所述富锂化合物包括LiM1O₂、LiMn_2-XM2_xO4、LiNi_xM3_1-xO₂、Li_3-xM4_xN、LiFePO₄、Li₂FeO₄、Li_7-xMn_xN₄、Li_3-xFe_xN₂、Li₂S、Li₂S₂和LiNi_xMn_yCo_zO₂中的至少一种，其中，M1为Co、Ni、Mn、Cu、Cr和Fe中的至少一种， M2为Ni、Co、Cu、Cr、Fe和V中的至少一种，M3为Co、Mn、Cu、Cr、Fe、V、La、Al、Mg、Ga和Zn中的至少一种，M4为Co、Ni、Cu、Cr和V中的至少一种，x+y+z=1。

8.一种含有权利要求1所述裸电芯的锂硫电池，主要由权利要求1所述的裸电芯、电解液及外包装组成；所述裸电芯的组装方式为卷绕或者叠片；所述电解液由锂盐、溶剂、添加剂组成；所述外包装为软包装或者硬壳包装，所述软包装包括铝塑膜或无锈钢膜，所述硬包装包括铝壳、无锈钢壳或熟料壳。

9.一种权利要求8所述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，富锂阳极电极制备：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，冷压干燥后，将富锂物质复合在电极表面，制备得到富锂阳极电极；

步骤2，裸电芯制备：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，冷压干燥后，与烘干后的隔离膜、步骤1制得的阳极极片卷绕或叠片得到裸电芯；

步骤3，锂硫成品电池的制备：将步骤2得到的裸电芯入壳/入袋后，注入含有锂盐的锂硫电池电解液，静置充分后进行整形得到成品锂硫电池。

10.一种权利要求9所述锂硫电池的制备方法，其特征在于，步骤1所述富锂物质复合到电极表面是指将富锂物质均匀的分散或平铺于电极表面，之后施加合适的压力，使得富锂层附着于阳极电极表面。