[发明专利]一种高容量全固态锂硫电池

说明书

本发明公开了一种高容量全固态锂硫电池，包括正极、负极以及正负极之间的固态电解质。正极材料是正极活性物质、导电剂和固态电解质按照一定质量比混合后球磨得到的粉末。其中，正极活性物质是由锂的硫化物与锂的卤化物按照一定的摩尔比球磨形成的固溶体。负极为金属锂或锂镁合金、锂铝合金、锂铟合金。固态电解质是不同组分的Li₂S‑P₂S₅、Li₂S‑P₂S₅‑GeS₂、Li₂S‑P₂S₅‑P₂S₃和Li₂S‑P₂S₅‑P₂O₅固溶体、Li₂S‑P₂S₅‑LiX(X=F,Cl,Br,I中的一种或几种。该全固态锂硫电池电池电压高，而且容量大，同时具有安全环保的优点。

技术领域

本发明涉及全固态锂离子电池领域，具体的涉及一种高容量的全固态锂硫电池。

背景技术

近年来，全球新能源汽车产业发展迅速，我国也对新能源汽车行业大力扶持。动力锂电池是新能源汽车的核心部件，但是目前市场上的锂离子电池容量较低，成为制约新能源汽车进一步发展的瓶颈。传统的锂硫电池采用硫单质做正极，金属锂作为负极，其理论比容量高达1675mAh/g，而且锂硫电池成本较低，对环境友好，是一种具有发展潜力的高容量电池。

但是锂硫电池在充放电过程中生成的多硫化物Li₂S_n(3≤n≤8)能够穿透隔膜，在浓度梯度作用下在正负极之间来回穿梭，造成穿梭效应，最终会造成电池中有效物质的不可逆损失、电池寿命的衰减以及低的库伦效率。此外，锂枝晶的产生使得锂硫电池的安全性和稳定性大大降低。全固态的锂硫电池采用固态电解质可以有效减少穿梭效应，减少电池的容量衰减，并且能够减少锂枝晶的产生，保证其安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高容量的全固态锂硫电池，该电池耐压高，比容量高，安全环保。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高容量的全固态锂硫电池，电池包括正极、负极以及固态电解质。其中，正极材料是通过球磨法制备的锂硫化合物，负极为金属锂或锂镁合金、锂铝合金、锂铟合金、固态电解质为硫化物固态电解质。

所述的正极活性物质具体的制备方法为：将锂的硫化物与锂的卤化物按照一定的摩尔比混合均匀，其中锂的硫化物所占摩尔比为0.2~1.0，然后采用行星式球磨机进行球磨。球磨罐选择玛瑙或者氧化锆，选择相应的玛瑙或者氧化锆小球，小球直径为3~12mm，小球个数为20-200个，转速为100~1000rpm/min，球磨时间为4-24hrs。

所述的正极材料具体的制备方法为：将正极活性物质、导电剂以及固态电解质按照一定质量比混合均匀后进行球磨。正极活性物质的含量为40~80wt%，导电剂的含量为10~30wt%。采用行星式球磨机球磨，球磨罐选择玛瑙或者氧化锆，选择相应的玛瑙或者氧化锆小球，小球直径为3~12mm，小球个数为20-200个，转速为100~1000rpm/min，球磨时间为4-24hrs。

所述的高容量全固态锂硫电池的具体的制备方法为：取55~70mg固态电解质，加入直径10mm的压片模具中，采用压片机冷压。取5~10mg正极材料。加入模具中，加压至3~10mpa，制成电极片。

作为上述技术方案的优选，所述正极活性物质为锂的硫化物Li₂S_n(1≤n≤8)和锂的卤化物LiX(X=F,Cl,Br,I)形成的固溶体。