[发明专利]一种锂硫电池及其制备方法

摘要

本发明提供了一种锂硫电池及其制备方法，属于新能源技术领域。本发明锂硫电池，包括如下结构在固体电解质两侧分别固定设置一层纳米管，在其中一侧纳米管中均匀嵌入单质硫，在另一侧纳米管中均匀嵌入单质锂，所述两层纳米管外侧分别与一个集流体固定相连。本发明锂硫电池具有能量密度高、成本低、体积小、重量小、寿命长、使用安全无污染且充电时间短等优点。本发明锂硫电池的制备方法，包括如下步骤(1)固体电解质的制备；(2)纳米管的制备；(3)嵌入单质硫及嵌入单质锂；(4)集流体的制备。该方法工艺简单，对环境无污染，成本低，适于大面积推广。

主权项

一种锂硫电池，其特征在于，包括如下结构：在固体电解质两侧分别固定设置一层纳米管，在其中一侧纳米管中均匀嵌入单质硫，在另一侧纳米管中均匀嵌入单质锂，两层纳米管外侧分别与一个集流体固定相连；所述固体电解质为锂硫基陶瓷固体电解质，所述固体电解质中含有氧化锆；所述固体电解质采用以下方法制备得到：(1)将硫化锂结晶、五硫化二磷、单质硫和单质硅在氩气气氛内以Li2S：P2S5：S：Si＝23:10:12:5的质量比进行称量；称量后以370rpm的旋转速度进行20小时机械研磨，得到粉末状的硫化物玻璃；(2)将步骤(1)所得硫化物玻璃粉碎得到粒径3μm～10μm的无机固体电解质粉末；(3)将上述得到的无机固体电解质粉末，占无机固体电解质粉末总质量56％的氧化钇和氧化锆混合物，其中氧化钇与氧化锆的摩尔比为1:49，放入无水乙醇中，固液总体积比为15:85，然后进行球磨，以250rpm的速率进行30分钟研磨，研磨后所得浆料倒入模具中，烘干到可以冲压成型，进行冲压成型，然后再烘干；将烘干后所得含有氧化钇和氧化锆的无机固体电解质片置于模具中，放入烧结炉中，在烧结气氛为真空或惰性气氛，升温到1200～1600℃，保温90分钟，冷却至室温取出，即得锂硫基陶瓷固体电解质；所述纳米管层为纳米管阵列。