[发明专利]一种固态镁硫电池、制备方法及在深海中应用

权利要求书

1.一种固态镁硫电池，包括硫基正极、涂有保护层的镁基负极、聚合物固态电解质膜、铝塑膜外包装，其特征在于：所述的聚合物固态电解质膜由聚合物、镁盐、基体构成，厚度为5μm ~30μm，所述镁盐为MgCl₂和AlCl₃混合物或Mg(TFSI)₂，所述聚合物为碳酸酯与二醇类的共聚物或氟代脂肪族聚碳酸酯；所述的硫基正极包括硫基活性物质、导电剂、粘结剂、集流体，其中硫基活性物质为M_xS_1-x，其中M为Se或Sb，0＜x＜1；所述的镁基负极为镁合金，为镁与锂、铝、锗、铋、锌、锡中的其中一种合金，其中镁的质量含量为80%-95%。

2.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的聚合物固态电解质膜中的基体为纤维素无纺膜、海藻纤维无纺膜、芳纶无纺膜、聚芳砜酰胺无纺膜、聚丙烯无纺膜、玻璃纤维膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺无纺膜中的一种。

3.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述涂有保护层的镁基负极中的保护层的材料为硝酸锂、锂矾硅氧、锂硅磷氧氮、碳酸锂、氮化锂、磷酸锂、硼氢化锂、钛酸锂、无定形碳中的一种或几种，所涂保护层的厚度为1μm ~20μm。

4.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的导电剂为铜粉、银粉、碳黑、导电石墨、碳纳米管、气相生长纤维、石墨烯中的一种或者几种的混合。

5.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、聚四乙烯PTFE、羟甲基纤维素CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯酸PAA、丙烯腈多元共聚物LA-133中的一种或者几种的混合。

6.根据权利要求1所述一种固态镁硫电池，其特征在于：所述的集流体为铝箔、涂炭铝箔、多孔铝箔、多孔涂炭铝箔中的一种，厚度为10μm ~30μm。

7.一种权利要求1所述的固态镁硫电池的制备方法，其特征在于：固态镁硫电池的内部构造型式为：涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨聚合物固态电解质膜丨硫基正极丨聚合物固态电解质膜丨涂有保护层的镁基负极丨……，按此重复单元形成电芯，且负极总是把正极包住，将电芯置于铝塑膜外包装中，封装后形成固态镁硫电池单体。

8.根据权利要求7所述一种固态镁硫电池的制备方法，其特征在于：所述的硫基正极采用将硫基活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂在球磨机中球磨，形成浆料，将浆料涂覆于集流体，真空烘干后得到；其中硫基活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为100 : 10~50 : 10~50。

9.根据权利要求7所述的一种固态镁硫电池的制备方法，其特征在于：所述的聚合物固态电解质膜与硫基正极通过热压的方式粘附为一体，热压温度为100℃~220℃，压力为0.5MPa ~10MPa。