[发明专利]一种含有水滑石膜的锂硫电池及其制备方法

摘要

本发明属于电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种含有水滑石膜的锂硫电池及其制备方法。本发明一种含有水滑石膜的锂硫电池及其制备方法，该锂硫电池在硫正极和固态电解质膜之间设置水滑石膜；该水滑石膜分散有石墨烯，导电性优异，水滑石的离子层结构有利于锂离子的传导，但阻隔多硫化锂的穿过，避免了多硫化锂对负极的腐蚀和电池内阻的增加，是锂硫电池的循环寿命提高，防止活性物质硫的流失，是锂硫电池高容量、稳定循环性能得到保障。 1

主权项

1.一种含有水滑石膜的锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池的硫正极和固态电解质膜之间设置水滑石膜。

2.根据权利要求1所述一种含有水滑石膜的锂硫电池，其特征在于，所述水滑石膜的厚度为5～100μm。

3.根据权利要求1或2所述一种含有水滑石膜的锂硫电池，其特征在于，所述水滑石膜是由水滑石与石墨烯按照质量比5～10:1～6 混合后，采用激光沉积制备而成。

4.权利要求1～3任一项所述一种含有水滑石膜的锂硫电池的制备方法，其特征在于，将单质硫、导电剂、粘结剂、溶剂搅拌均匀得到浆料，涂覆干燥得到正极片；水滑石与石墨烯分散均匀，利用激光沉积在正极片形成水滑石膜；然后覆固态电解质膜，然后与负极极片组装，烘烤、整形得到锂硫电池；具体包括以下步骤：

a、正极片的制备：将单质硫、导电剂、粘结剂、溶剂搅拌均匀得到浆料，涂覆在镍箔或铝箔上，真空60℃干燥5～8h，得到正极片；其中，单质硫、导电剂、粘结剂、溶剂的固液比为5～15g:1～3g:2～5mL:3～10mL；

b、水滑石膜的制备：水滑石与石墨烯按照质量比5～10:1～6 混合后，研磨分散，得到混合粉，利用脉冲激光将混合粉沉积在a步骤制备得到的正极片上，形成厚度为5～100μm的水滑石膜层；

c、覆电解质膜：向b步骤得到的沉积有水滑石膜层的正极片上覆固态电解质膜；

d、锂硫电池的组装：将c步骤得到的覆电解质膜的硫正极与锂硫电池负极极片组装成锂硫电池正负极，最后经过烘烤、整形得到锂硫电池。

5.根据权利要求4所述一种含有水滑石膜的锂硫电池的制备方法，其特征在于，a步骤中所述导电剂为SP、S‑O、KS‑6、乙炔黑、炭黑、VGCF中的至少一种；所述粘结剂为PVA、PTFE、CMC、聚烯烃类、PVDF／NMP、改性SBR橡胶、氟化橡胶、聚胺酯中的至少一种；所述溶剂为无水乙醇。

6.根据权利要求4所述一种含有水滑石膜的锂硫电池的制备方法，其特征在于，b所述研磨机为立式研磨机、阀体研磨机、卧式研磨机或盘式研磨机中的一种。

7.根据权利要求4所述一种含有水滑石膜的锂硫电池的制备方法，其特征在于，b步骤中所述脉冲激光沉积真空室中进行，真空度为1×10^‑4～1×10^‑3Pa。

8.根据权利要求4所述一种含有水滑石膜的锂硫电池的制备方法，其特征在于，c步骤中所述固态电解质膜的厚度为1～20μm。

9.根据权利要求4或8所述一种含有水滑石膜的锂硫电池的制备方法，其特征在于，c步骤中所述固态电解质膜为多孔状的聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共混固体电解质薄膜，聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性固体电解质膜，聚醚砜‑聚氧化乙烯‑聚四氟乙烯复合固体电解质膜中的至少一种。

10.根据权利要求4所述一种含有水滑石膜的锂硫电池的制备方法，其特征在于，d步骤中所述锂硫电池负极极片材料为锂片。