[发明专利]一种表面氢化处理的锂负极及其溶液型半液流锂硫电池

权利要求书

1.一种溶液型半液流锂硫电池，包括负极、隔膜和正极；其特征在于，所述负极是表面氢化处理的锂负极，负极外侧设负极板，正极外侧设正极板；正极板上刻有流路，流路中充满溶液型阴极液，流路两端分别设阴极液导入管和阴极液导出管；

所述表面氢化处理的锂负极，是通过下述方法制备获得：

在氩气氛保护下，以10Kg/cm²的压力将金属锂片压到铜膜上，形成长宽厚为30×20×4mm的负极基材；将负极基材在200℃下置于纯度99.999％的氢气氛中处理1～3小时，得到金属锂表面具备氢化锂保护层的锂负极；

所述溶液型阴极液通过下述方法制备得到：

(1)将1摩尔无水硫氰酸锂溶于200mL四氢呋喃中，再加入胶体硫，LiSCN与S的摩尔比为1∶7；混合物置于反应釜中，密封加热至60℃后，搅拌反应5小时；打开反应釜，蒸干溶剂四氢呋喃，得到聚硫氰酸锂；

将0.2～50g聚硫氰酸锂溶于200mL电解液中，得到溶液型阴极液；电解液以Li[CF₃SO₂)₂N]为溶质，二氧戊环和乙二醇甲醚的混合物为溶剂；二氧戊环与乙二醇甲醚的体积比为1∶1，每升电解液中含一摩尔Li[CF₃SO₂)₂N]；

所述隔膜为Li⁺型全氟磺酸树脂隔膜；

所述正极通过下述方法制备得到：

取大孔碳材料，与乙炔黑和粘结剂按质量比70∶20∶10混合；以NMP为分散剂调制成糊状；取0.2mL涂敷到长宽为30×20mm的碳纸上并阴干，以100Kg/cm²的压力压制成型得到正极；所述粘结剂为Li⁺型Nafion树脂。

2.根据权利要求1所述的溶液型半液流锂硫电池，其特征在于，所述大孔碳材料通过下述方法制备得到：

按质量比1∶1称取粒径为15～40nm的亲水性纳米CaCO₃和葡萄糖各10g，加入至100ml去离子水中，超声振动混合30分钟使葡萄糖溶解并与纳米CaCO₃分散均匀；加热使水蒸发，然后在160℃下固化6小时；将固化产物在氮气氛保护下升温至900℃，恒温碳化2小时；碳化产物依次用5wt％浓度的硝酸、去离子水洗涤，再120℃下恒温干燥4小时后，得到大孔碳材料。

3.根据权利要求1所述的溶液型半液流锂硫电池，其特征在于，所述Li⁺型Nafion树脂通过下述方法制备得到：取10g LiNO₃加入至100ml Nafion中，搅拌30分钟后，离心分离掉过剩的LiNO₃，得到Li⁺-Nafion溶液；干燥后得到作为粘结剂的Li⁺型Nafion树脂。

4.根据权利要求1所述的溶液型半液流锂硫电池，其特征在于，所述Li⁺型全氟磺酸树脂隔膜通过下述方法制备得到：将市贩的Nafion膜浸没于10wt％的LiOH溶液中，80℃下处理1小时后，用去离子水漂洗至水呈中性，晾干后在90℃下真空干燥6小时，得到Li⁺型全氟磺酸树脂隔膜。

5.根据权利要求1至4任意一项中所述的溶液型半液流锂硫电池，其特征在于，所述正极与隔膜之间、负极与隔膜之间还分别设有由氟橡胶制成的密封圈。