[发明专利]一种全固态锂金属-硫电池及其制备方法

权利要求书

1.一种全固态锂金属-硫电池的制备方法，所述的全固态锂金属-硫电池使用的电解质为双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质；硫正极的材料包括硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯；硫正极极片表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚；锂金属负极表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚；其特征在于，

所述全固态锂金属-硫电池的制备方法，包括步骤：1)在惰性气氛保护下，以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯和四乙二醇二甲醚为原料，溶解于乙腈中配置稀溶液，然后在锂离子电池隔膜表面双面涂布，随后干燥；2)在惰性气氛保护下，将上述稀溶液均匀涂覆在硫正极极片上，抽真空使稀溶液渗入硫正极微孔中，随后干燥；3)在惰性气氛保护下，将上述稀溶液涂布锂金属负极表面，随后干燥。

2.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法，其特征在于，双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质中，双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5，双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1，使用锂离子电池隔膜作为基底，锂离子电池隔膜表面包覆导锂聚合物电解质。

3.根据权利要求1或2所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法，其特征在于，硫正极极片表面和锂金属负极表面涂布的双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚，双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:1，双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1。

4.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法，其特征在于，步骤1)和2)中，所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛，惰性气氛中的水含量小于1ppm，氧含量小于1ppm；步骤3)中，所述惰性气氛为氩气气氛，惰性气氛中的水含量小于1ppm，氧含量小于1ppm。

5.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法，其特征在于，涂布在锂离子电池隔膜表面的稀溶液中，双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5，双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1；双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚的总质量分数≤5wt%。

6.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法，其特征在于，涂布在硫正极极片表面和锂金属负极表面的稀溶液中，双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:1，双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1；双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚的总质量分数≤5wt%。

7.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法，其特征在于，所述的硫正极由硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯组成，其中，硫含量50wt-70wt%，作为正极活性物质；纳米氧化镁2wt-5wt%，作为多硫化物的吸附剂；碳纳米管5wt-10wt%，科琴黑10wt-20wt%，作为导电网络和导电剂；聚氧化乙烯10wt-20wt%，作为粘结剂。

8.根据权利要求7所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法，其特征在于，硫正极的制备方法如下：将硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯为原料，以N-甲基吡络烷酮作为溶剂配置浆料，随后机械搅拌制得均匀浆料，涂布于铝箔表面，真空干燥除去N-甲基吡咯烷酮；随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯和四乙二醇二甲醚为原料，以乙腈为有机溶剂，在惰性气氛中配置成稀溶液，随后在惰性气氛中将此稀溶液涂覆于硫正极极片表面，随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中，最后干燥。