[发明专利]一种抑制聚硫离子穿梭的高锂离子传导锂硫电池

摘要

本发明涉及电池领域，旨在提供一种抑制聚硫离子穿梭的高锂离子传导锂硫电池。该锂硫电池是通过粘结剂将正极的电极材料层粘结到具备氮化锂层的负极上，使正极的电极材料侧和负极的氮化锂层相对粘结，形成一体化锂硫电池；粘结剂为PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂或纳米二氧化硅掺杂PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂。本发明具有耐温高，安全性好。充放电过程中不发生聚硫离子的迁移，具有极好的循环寿命。大孔碳材料的高导电性有效提高了硫电极的导电性，具备很好的大电流充放电性能。既可广泛用于小型电子装置，也可用于大型非稳态发电电站，起到电力调节的作用，平衡用电的峰谷电，提高发电效率，降低发电成本。电极材料成本低廉，制备工艺简单、易行。

主权项

一种抑制聚硫离子穿梭的高锂离子传导锂硫电池，包括正极、负极和电解液；其特征在于，该锂硫电池是通过粘结剂将正极的电极材料层粘结到具备氮化锂层的负极上，使正极的电极材料侧和负极的氮化锂层相对粘结，形成一体化锂硫电池；所述正极是通过下述方法制备获得的：取1.4g正极材料，与乙炔黑和粘结剂按质量比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；所述正极材料是通过下述方法制备获得的：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；所述电解液是以Li[(CF3SO2)2N]为溶质，二氧戊环和乙二醇二甲醚的混合物为溶剂；二氧戊环和乙二醇二甲醚的体积比为1∶1，每升电解液中含一摩尔Li[(CF3SO2)2N]；所述粘结剂为PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂或纳米二氧化硅掺杂PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂；所述PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂是通过下述方法制备获得的：取20g LiOH加入至200ml Nafion溶液中，搅拌30分钟后，离心分离掉过剩的LiOH，得到Li+‑Nafion溶液；真空干燥，得到Li+型Nafion树脂；向溶有1g Li+型Nafion树脂的10g N‑甲基吡咯烷酮中，加入0.9g PVP；Nafion树脂和PVP的质量比为1∶0.9，25℃下搅拌1小时，得到PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂；所述纳米二氧化硅掺杂PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂是通过下述方法制备获得的：取20g LiOH加入至200ml Nafion溶液中，搅拌30分钟后，离心分离掉过剩的LiOH，得到Li+‑Nafion溶液；真空干燥，得到Li+型Nafion树脂；向溶有2g Li+型Nafion树脂的10g N‑甲基吡咯烷酮中，分别加入0.9g PVP和纳米二氧化硅；Nafion树脂、PVP、纳米二氧化硅和NMP的质量比为2∶0.9∶0.9∶10，在25℃下搅拌1小时，即得到纳米二氧化硅掺杂PVP改性Li+型Nafion树脂粘结剂。