[实用新型]一种具有防止多硫化物穿梭效应的锂硫电池隔膜-硫正极复合包组件

说明书

本实用新型公开了一种具有防止多硫化物穿梭效应的锂硫电池隔膜‑硫正极复合包组件，该隔膜‑硫正极复合包组件由经多硫化物亲和材料1修饰的隔膜2、硫正极3和硫正极集流体4构造成。所述隔膜的正极侧经多硫化物亲和材料的修饰，其边缘与硫正极集流体的边缘粘结，将硫正极密封在它们所形成的隔膜‑硫正极复合包组件内。将本实用新型的锂硫电池隔膜‑硫正极复合包组件应用于锂硫电池中能有效抑制放电产物多硫化物迁移至锂负极，并将多硫化物活动区域限制在隔膜‑硫正极复合包组件内，避免了电池活性材料的损失，提高电池使用寿命和电池能量密度。

技术领域

本实用新型涉及锂硫电池领域，具体涉及一种具有防止多硫化物穿梭效应的锂硫电池隔膜-硫正极复合包组件。

背景技术

随着传统汽车逐渐地被电动汽车所取代，人们对电池能量密度的要求也越来越高。由于理论能量密度的限制，当前商用锂离子电池已不足以满足一些电子设备的应用要求，人们对电动汽车的续航里程也有了更高的需求。寻找具有更高能量密度的电池系统成为了当前社会的迫切需要。锂硫电池因其理论能量密度高达2600 Wh·kg^-1，成为了近年来新能源领域的研究热点。

锂硫电池是以锂单质为负极，硫单质或硫基复合材料为正极的二次电池系统。电池放电过程中，硫正极产生可溶的多硫化物（S_x^2-），这些多硫化物能以电解质为媒介穿过隔膜迁移到负极，再被还原成绝缘、不溶的Li₂S₂和Li₂S后覆盖在负极表面，引起了“穿梭效应”。这部分物质无法使系统获得电流，因此会降低活性材料负极锂和正极硫的利用率。随着电池的反复运行，也将导致电池能量密度严重下滑，造成电池使用寿命短的问题。

基于上述问题，本实用新型从锂硫电池系统隔膜和正极的组成与构造着手，设计一种具有防止多硫化物穿梭效应功能的隔膜-正极复合包组件，以提高锂硫电池的能量密度和使用寿命。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种具有防止多硫化物穿梭效应的锂硫电池隔膜-硫正极复合包组件。该复合包组件能隔挡多硫化物穿梭效应。

本实用新型目的通过以下技术方案实现。

一种具有防止多硫化物穿梭效应的锂硫电池隔膜-硫正极复合包组件，包括经多硫化物亲和材料修饰的隔膜2、硫正极3和硫正极集流体4，所述经多硫化物亲和材料修饰的隔膜2四周边缘与硫正极集流体4四周边缘粘结，对硫正极3形成空间限域包围。

优选的，所述多硫化物亲和材料以直接沉积或辅以粘结剂的方式修饰在隔膜材料上。

进一步优选的，多硫化物亲和材料的至少一种金属氧化物、氮化物或硫化物通过原子层沉积技术的方式沉积在隔膜的一侧。例如，特别是二氧化钛、氮化钛或硫化钼可以通过原子层沉积的方式逐层沉积在隔膜单侧。可以根据需要控制所沉积亲和材料的种类、修饰量和镀层厚度。

进一步优选的，多硫化物亲和材料的至少一种金属氧化物、氮化物、硫化物或碳基材料利用粘结剂修饰在隔膜上。其中粘结剂的用量不超过亲和材料质量的20%。例如，将粘结剂、多硫化物亲和材料及易挥发溶剂特别是充分混合均匀制备成浆料，以喷涂的方式将浆料涂布在隔膜一侧，当溶剂挥发掉时，粘结剂即将多硫化物亲和材料粘在隔膜上。

进一步优选的，多硫化物亲和材料的至少一种金属氧化物、氮化物或硫化物通过溶液结晶或以热的方式被修饰在隔膜上。

进一步优选的，所述粘结剂的用量不超过多硫化物亲和材料质量的20%。

优选的，所述多硫化物亲和材料为金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物及碳基材料中的一种或多种。