[发明专利]锂硫电池

说明书

本发明公开一种锂硫电池，包括正极片、负极片、隔膜和保液材料；所述正极片包括集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包括硫基正极活性材料；所述保液材料存储有电解液，且所述保液材料在充放电过程中能够可逆地存储和释放所述电解液。本发明的锂硫电池包括保液材料，保液材料在充放电过程中能够可逆地存储和释放电解液，随着放电过程的进行，正极体积发生膨胀，逐渐压迫电池中的保液材料，迫使其随着放电深度逐步释放电解液，缓解了高注液量下放电过程中多硫化物的过量溶解及损失，有效提升了电池的首次放电容量。此外，保液材料中的充足电解液可以支撑电池正常的充、放电循环，解决了贫电解液条件下的循环跳水问题。

技术领域

本发明涉及化学电源领域，具体涉及锂硫电池。

背景技术

锂硫电池由于其理论容量和比能量高，且单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点，被广泛认为是下一代高能量密度电池的发展方向，也是高能量密度电池的研究热点。

但当注液量较高时(液硫比15-10：1)，首次放电过程中多硫化物在电解液中的溶解量较大，部分多硫中间产物来不及转化，首次放电比容量较低；扩散至负极造成活性物质损失，缩减电池寿命。当注液量较低时(液硫比5-2.6：1)，电解液对活性物质的浸润是随着放电过程逐渐进行的，活性物质损失少，首次放电容量较高，但由于电解液总量较少，在循环过程中被锂金属负极逐渐消耗，导致电池在循环数十次后容量就发生断崖式跳水现象。

因此，亟待研发一种可以克服上述缺陷的锂硫电池。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种包括保液材料的锂硫电池。

本发明的锂硫电池，包括正极片、负极片、隔膜和保液材料；所述正极片包括集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包括硫基正极活性材料；所述保液材料存储有电解液，且所述保液材料在充放电过程中能够可逆地存储和释放所述电解液。

本发明的锂硫电池包括保液材料，保液材料在充放电过程中能够可逆地存储和释放电解液，随着放电过程的进行，正极体积发生膨胀，逐渐压迫电池中的保液材料，迫使其随着放电深度逐步释放电解液，缓解了高注液量下放电过程中多硫化物的过量溶解及损失，有效提升了电池的首次放电容量。此外，保液材料中的充足电解液可以支撑电池正常的充、放电循环，解决了贫电解液条件下的循环跳水问题。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明的保液材料可逆地存储和释放电解液的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

本发明的锂硫电池，包括保液材料，保液材料存储有电解液，且保液材料在充放电过程中能够可逆地存储和释放电解液。如图1所示，保液材料在自然状态下可以吸收、容纳一定量的电解液，且未工作状态下锂硫电池中只有少量电解液没有存储于保液材料中，用于“启动”锂硫电池放电反应。随着放电过程的进行，硫基正极活性材料的体积发生膨胀，逐渐压迫电池体系中的保液材料，迫使其随着放电深度逐步释放电解液，支撑放电过程。当电池充电时，随着充电过程的进行，硫基正极活性材料体积逐渐变小，因此施加到保液材料上的压力逐渐变小，电解液再次存储到保液材料中。从而实现保液材料在锂硫电池充放电过程中可逆地存储和释放电解液。避免放电过程中多硫化物过多溶解于电解液中，而导致活性材料的损失；同时也可以避免电解液过少导致的循环数十次后容量就发生断崖式跳水现象，提高电池循环性能的稳定性和寿命。

锂硫电池中的保液材料可以设置于电池内部的任何位置，只要能够实现在电池充放电过程中可逆地存储和释放电解液即可。以下详细描述保液材料处于电池中的位置的几种方式，但本领域技术人员可以理解，并不限于下述几种方式。