[发明专利]一种吡咯表面处理的锂电极及其锂硫电池

摘要

本发明涉及电池领域，旨在提供一种吡咯表面处理的锂电极及其锂硫电池。该锂硫电池正极的电极材料侧间以隔膜与负极的表面处理层相对；隔膜是改性无孔聚丙烯隔膜，隔膜一侧具有由PVP改性Li+型Nafion树脂粘结乙炔黑的导电层；正极使用PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂制备。本发明使用PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂和吡咯表面处理金属锂负极的锂硫电池，降低了锂硫电池的容量衰退对电解液添加量的敏感性，达到提高锂硫电池充放电循环寿命和高倍率充放电性能的同时，也利于锂硫电池工业化生产时的品质管理。避免了在电池装配过程中由于电解液添加量的误差导致的电池性能波动，提升锂硫电池性能的一致性，有利于大规模生产的品质管理。电极材料成本低廉，制备工艺简单易行，具有广阔的产业化前景。

主权项

一种锂硫电池，包括正极、负极和隔膜，正极的电极材料侧间以隔膜与负极的表面处理层相对；其特征在于，该锂硫电池的负极是以吡咯表面处理的锂电极，具体通过下述方法制备获得：(1)取0.5～5摩尔的吡咯溶于1升四氢呋喃中，得到吡咯THF溶液；(2)在氩气氛保护下，以10Kg/cm2的压力将金属锂片压到圆形铜膜上，得到直径为18mm、厚0.2mm的负极基材；(3)取0.1mL吡咯THF溶液涂敷到负极基材的金属锂侧，反应0.5～5小时后，60℃干燥去除THF，得到表面形成吡咯锂的锂电极；所述隔膜是改性无孔聚丙烯隔膜，隔膜一侧具有由PVP改性Li+型Nafion树脂粘结乙炔黑的导电层；所述正极通过下述方式制备获得：取1.4g正极材料，与乙炔黑、粘结剂按质量比70∶20∶20混合，调制成糊状；取0.1mL涂敷到直径为18mm的圆形铝膜上并阴干，在100Kg/cm2的压力下压制成型得到正极；所述粘结剂为PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂；所述正极材料通过下述方式制备获得：将单质硫与大孔碳材料按质量比为7∶3机械混合均匀，置于316不锈钢材质的反应器内；然后将反应器抽真空后加热至80℃，反应5～10小时后完成硫的担载，再将反应产物冷却至10～30℃，即制得正极材料；所述PVP改性Li+型Nafion树脂的制备方法为：向溶有Li+型Nafion树脂的N‑甲基吡咯烷酮中加入PVP，Nafion树脂和PVP的质量比为1∶0.3～1.2；25℃下搅拌1小时后，在60℃下真空干燥12小时，得到PVP改性Li+型Nafion树脂；所述PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂的制备方法为：向溶有Li+型Nafion树脂的N‑甲基吡咯烷酮中加入PVP，Nafion树脂和PVP的质量比为1∶0.3～1.2；25℃下搅拌1小时后，即得到PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂。