[发明专利]锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种硫基聚合物锂离子电池。

背景技术

硫作为锂离子电池正极活性材料，具有比容量高、资源丰富、成本低等优点，有望成为新一代锂离子电池的正极材料，目前已经成为锂离子电池领域的研究热点。

现有的作为正极活性材料的硫通常为分散在导电剂中的硫单质颗粒，硫单质颗粒的粒径较大，通常为微米级。在锂硫电池放电的过程中，硫颗粒中位于外表面的硫首先发生反应，被还原成导电性较差的Li₂S和Li₂S₂，该先形成的Li₂S和Li₂S₂会以固态膜的形式逐渐覆盖到未反应的内层硫表面，最终阻碍了电解质与硫单质颗粒中内层硫的电化学反应，降低了硫单质颗粒的活性面积。

为使电解质与硫单质颗粒进行充分的电化学反应，锂硫电池通常采用能溶解Li₂S和Li₂S₂的液态电解质。然而，在该锂硫电池放电的过程中，该硫单质颗粒所进行的还原反应为多步反应，其中间产物为可溶性多硫化物，该可溶性多硫化物会溶解在所述液态电解液中，导致不可逆的硫损耗，并最终降低了该锂硫电池的电池容量。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种硫基聚合物锂离子电池，该锂离子电池中的硫颗粒能进行充分的电化学反应且由中间产物多硫化物的溶解所引起的硫损耗较小。

一种锂离子电池，其包括：正极，该正极包括正极活性材料；负极，该负极与该正极间隔设置；以及电解质，该电解质设置在该正极与负极之间，

其中，该正极活性材料包括硫化聚并吡啶，该硫化聚并吡啶包括聚并吡啶基体及分散在该聚并吡啶基体中的硫，所述硫为多硫基团S_x1或分散的单质硫粒子，该多硫基团S_x1中x1为1至8之间的整数，该每个单质硫粒子为一个硫分子S₈或硫原子簇S_x2，其中x2为1至7之间整数，所述电解质为凝胶电解质。

与现有技术相比较，所述硫化聚并吡啶中的多硫基团S_x1或单质硫粒子的粒径很小且均匀分散，每个多硫基团S_x1或单质硫粒子均直接与聚丙吡啶基体接触，使在锂离子电池放电的过程中，该较小粒径的多硫基团S_x1或单质硫粒子可充分与电解质发生电化学反应，增大了正极活性材料的活性面积，同时，在所述凝胶电解质中，游离的液体很少，从而使硫或硫电化学反应过程中的中间产物多硫化物很少能溶解在该凝胶电解质中，使硫损耗减少，并进一步增大了锂离子电池的电池容量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的锂离子电池结构示意图。

图2为本发明实施例硫化聚并吡啶、单质硫及聚并吡啶的拉曼光谱比较图。

图3为本发明实施例1和对比例1的锂离子电池放电循环性能测试比较图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例的锂离子电池。

请参阅图1，本发明提供一种锂离子电池1，该锂离子电池1包括正极2，负极3，以及电解质4。该正极2与负极3间隔设置，该电解质4设置在该正极2与负极3之间。

该正极2可包括正极集流体22及正极材料层24，该正极集流体22用于担载该正极材料层24并传导电流，形状可以为箔片或网状。该正极集流体22的材料可以选自铝、钛或不锈钢。该正极材料层24设置在该正极集流体22至少一表面。该正极材料层24包括正极活性材料，进一步可选择的包括导电剂以及粘结剂。导电剂以及粘结剂可以与所述正极活性材料均匀混合。

该负极3可包括负极集流体32及负极材料层34，该负极集流体32用于担载该负极材料层34并传导电流，形状可以为箔片或网状。该负极集流体32的材料可以选自铜、镍或不锈钢。该负极材料层34设置在该负极集流体32至少一表面。该负极材料层34包括负极活性材料，进一步可选择的包括导电剂以及粘结剂。导电剂以及粘结剂可以与所述负极活性材料均匀混合。

该正极材料层24与该负极材料层34相对设置并与该电解质4接触。该电解质4可为凝胶电解质膜。具体地，该正极2、凝胶电解质膜及负极3层叠并接触设置，所述凝胶电解质膜设置在所述正极2和负极3之间。该凝胶电解质膜具有离子导电性，且无电子导电性，因此，该凝胶电解质膜具有隔离正极和负极的作用。