[发明专利]一种锂硫电池

说明书

本发明提供一种锂硫电池，包括依次叠放的含硫正极、聚合物电解质以及含锂负极；所述含硫正极与所述聚合物电解质之间具有第一电解液，所述聚合物电解质和所述含锂负极之间具有第二电解液；其中，所述第一电解液包括多硫化锂，所述第二电解液包括硝酸锂。该锂硫电池的安全性能以及循环性能均表现优异。

技术领域

本发明涉及一种锂硫电池，属于锂电池技术领域。

背景技术

随着社会的不断进步，人类对能源的需求和利用率不断提高，特别是近几年数码、动力、军用航天和通讯设备等领域的大规模发展，导致目前常用的驱动能源-电池体系仍难以满足现阶段的要求，特别是对电池高容量的要求。

锂硫电池的概念早在20世纪60年代就已经提出，其理论容量为1675mAh/g，是现阶段最常使用的锂离子电池的比容量的近10倍，由于其高比容量和高能量密度的特点，因此被认为是下一代新型高能量密度锂电池体系的主流发展方向。

但是由于锂硫电池自身缺陷，其在实际应用过程中的容量利用率和循环性能表现并不令人满意。主要原因在于，在实际放电过程中硫的化学反应过程比较复杂，会生成中间产物——能够溶于电解液的不同价态的多硫化锂，溶解的多硫化锂不仅会增加电解液粘度而降低电池的离子导电性，多硫离子还会在浓度差和电势差的驱动下，不断在负极发生还原后再迁移至正极发生氧化反应，如此往复，即锂硫电池所具有的“飞梭效应”。“飞梭效应”除了会造成活性物质的损失，导致容量衰减之外，也会对锂负极造成破坏，从而影响电池的循环性能。

发明内容

本发明提供一种锂硫电池，通过对锂硫电池的组成进行调整，能够有效改善锂硫电池的“飞梭效应”，具有优异且表现均衡的放电容量和循环性能。

本发明提供一种锂硫电池，包括依次叠放的含硫正极、聚合物电解质以及含锂负极；所述含硫正极与所述聚合物电解质之间具有第一电解液，所述聚合物电解质和所述含锂负极之间具有第二电解液；

其中，所述第一电解液包括多硫化锂，所述第二电解液包括硝酸锂。

如上所述的锂硫电池，其中，所述多硫化锂的分子式为Li₂S_x，3≤x≤8。

如上所述的锂硫电池，其中，所述第一电解液中，所述多硫化锂的质量百分含量为0.1-50％。

如上所述的锂硫电池，其中，所述第二电解液中，所述硝酸锂的质量百分含量为0.1-10％。

如上所述的锂硫电池，其中，基于所述聚合物电解质的面积，所述第一电解液的含量为1-30mg/cm²。

如上所述的锂硫电池，其中，基于所述聚合物电解质的面积，所述第二电解液的含量为1-30mg/㎝²。

如上所述的锂硫电池，其中，所述第一电解液和/或所述第二电解液中的溶剂为醚类溶剂。

如上所述的锂硫电池，其中，所述含硫正极包括集流体和设置于所述集流体至少一面的功能层；

所述功能层按照质量百分含量包括：硫单质50-80％、导电剂1-20％、固态电解质0-30％、粘结剂1-10％。

如上所述的锂硫电池，其中，所述固态电解质选自氧化物电解质、聚合物电解质和硫化物电解质中的至少一种。

如上所述的锂硫电池，其中，所述聚合物电解质还包括锂盐。