[发明专利]一种表面氢化处理的锂负极及其溶液型半液流锂硫电池

摘要

本发明涉及液流电池领域，旨在提供一种表面氢化处理的锂负极及其溶液型半液流锂硫电池。该锂硫电池的负极为表面氢化处理的锂负极，负极外侧设负极板，正极外侧设正极板；正极板上刻有流路，流路中充满溶液型阴极液，流路两端分别设阴极液导入管和阴极液导出管；隔膜为Li+型全氟磺酸树脂隔膜；正极以Li+型Nafion树脂粘结剂制备得到。本发明的溶液型半液流锂电池具有很好的充放电循环稳定性和高倍率充放电性能，极大提高了锂硫电池的能量密度和功率密度。可广泛用于大型非稳态发电电站，起到电力调节的作用；也可平衡用电的峰谷电，提高发电效率，降低发电成本。由于溶液型半液流锂电池的能量密度远远大于传统液流电池，也能用做电动车动力电源。

主权项

一种溶液型半液流锂硫电池，包括负极、隔膜和正极；其特征在于，所述负极是表面氢化处理的锂负极，负极外侧设负极板，正极外侧设正极板；正极板上刻有流路，流路中充满溶液型阴极液，流路两端分别设阴极液导入管和阴极液导出管；所述表面氢化处理的锂负极，是通过下述方法制备获得：在氩气氛保护下，以10Kg/cm2的压力将金属锂片压到铜膜上，形成长宽厚为30×20×4mm的负极基材；将负极基材在200℃下置于纯度99.999％的氢气氛中处理1～3小时，得到金属锂表面具备氢化锂保护层的锂负极；所述溶液型阴极液通过下述方法制备得到：(1)将1摩尔无水硫氰酸锂溶于200mL四氢呋喃中，再加入胶体硫，LiSCN与S的摩尔比为1∶7；混合物置于反应釜中，密封加热至60℃后，搅拌反应5小时；打开反应釜，蒸干溶剂四氢呋喃，得到聚硫氰酸锂；将0.2～50g聚硫氰酸锂溶于200mL电解液中，得到溶液型阴极液；电解液以Li[CF3SO2)2N]为溶质，二氧戊环和乙二醇甲醚的混合物为溶剂；二氧戊环与乙二醇甲醚的体积比为1∶1，每升电解液中含一摩尔Li[CF3SO2)2N]；所述隔膜为Li+型全氟磺酸树脂隔膜；所述正极通过下述方法制备得到：取大孔碳材料，与乙炔黑和粘结剂按质量比70∶20∶10混合；以NMP为分散剂调制成糊状；取0.2mL涂敷到长宽为30×20mm的碳纸上并阴干，以100Kg/cm2的压力压制成型得到正极；所述粘结剂为Li+型Nafion树脂。