[发明专利]用于锂硫电池的电极

说明书

根据本公开，存在一种用于锂硫电池的电极。该电极包含沉积于集电器上的基质，其中该基质包含导电材料、电活性硫材料和包含聚合物的粘合剂，该聚合物经交联形成交联的聚合物网络。

技术领域

本发明涉及用于锂硫电池的电极。本发明还涉及生产这种电极的方法，以及包括这种电极的锂硫电池。

背景技术

典型的锂-硫电池包括由锂金属或锂金属合金形成的负极(负电极)，和由单质硫或其他电活性硫材料形成的正极(正电极)。硫或其他电活性含硫材料可以与导电材料如碳混合而改进其导电性。碳和硫可以碾磨并随后与溶剂和粘合剂混合而形成浆料。浆料可以施加于集电器上，并随后干燥而除去溶剂。获得的结构压延而形成复合结构，将其切割成期望的形状而形成正极。隔板可以放置于正极上，且电解质则可以施加于隔板上以润湿正极和隔板。锂负极可以放置于隔板上而形成电池堆。

附图说明

本公开的各方面仅通过举例的方式示意性地显示于附图中，其中：

图1显示了实施例1的电池的放电容量如何随循环次数而变化。

具体实施方式

在描述本发明的具体实施例之前，应该理解的是，本公开不限于本文公开的具体电池、方法或材料。还应该理解的是，本文使用的术语仅用于描述具体实施例，而非旨在成为限制性的，因为保护范围将由权利要求书及其等同物限定。

术语“蛋白质”或“多肽”或“肽”可以互换使用，并且是指由氨基酸的链构成的分子，而不涉及特定的作用模式、尺寸、三维结构或来源。

如本文使用的“明胶”和“明胶样蛋白”是指任何明胶，无论是通过传统方法提取的还是源自重组或生物合成的，或是指任何具有明胶的至少一种结构和/或功能特征的分子。术语涵盖了明胶产品中包含的多于一种多肽的组合物，以及组成明胶材料的各种多肽。因此，涉及本发明使用的术语明胶既包括含有明胶多肽的明胶材料，也涵盖了各自的明胶多肽。

如本文描述的“交联剂”是指包含交联剂的组合物。如本文使用的“交联剂”是指可以在有机分子中引入共价的分子内和分子间桥的反应性化学化合物。

在描述和要求保护本发明的电池和方法中，将会使用以下术语：单数形式“一个”、“一种”和“该”除非上下文另有明确说明，包括复数形式。因此，例如，提及“一个负极”包括提及一个或多个这种元件。

根据本发明，有一种用于锂硫电池的电极。电极包含沉积于集电器上的基质，其中基质包含导电材料、电活性硫材料和包含经交联而形成交联的聚合物网络的聚合物的粘合剂。

在另一方面中，本发明还提供了一种锂硫电池，其包含如上描述的电极。电极优选是电池的正极。负极可以是包含锂金属的负极，例如纯锂金属或锂金属合金。其他合适的负极材料包括适用于锂离子电池的负极，例如硅或石墨负极。

在另一方面中，本发明提供了一种生产用于锂硫电池的电极的方法。方法包括将包含导电材料、电活性硫材料和包含聚合物的粘合剂的电极混合物沉积在集电器上，由此使聚合物交联而在集电器上形成交联的聚合物网络。

聚合物可以在沉积于集电器上之前交联，或可以在沉积于集电器上之后通过例如暴露于交联剂而聚合。

通过交联聚合物，导电材料和电活性硫材料可以通过交联的聚合物网络保持就位。这种交联的聚合物网络可以改进电极的结构完整性，帮助锂硫电池的充电和放电循环期间形成的带电物质在电池充电和放电时与集电器保持电接触。有利地，这可以导致锂硫电池的循环寿命的改进。

粘结剂