[发明专利]锂-硫电池和包含其的电池模块

说明书

本发明涉及一种锂‑硫电池和包含其的电池模块，所述锂‑硫电池包含负极、正极和设置在所述负极与所述正极之间的电解质。

技术领域

该申请要求于2014年9月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2014-0128999号的优先权和权益，其全部内容通过参考并入本文中。

本说明书涉及一种锂-硫电池和包含其的电池模块，所述锂-硫电池包含负极(anode)、正极(cathode)和设置在所述负极与所述正极之间的电解质。

背景技术

锂-硫电池是如下的二次电池，其使用具有硫-硫键的硫类化合物作为正极活性材料，并使用诸如锂的碱金属或能够嵌入和脱嵌金属离子如锂离子的碳类材料作为负极活性材料。使用氧化还原反应来储存并产生电能，所述氧化还原反应在放电、即还原反应期间随着硫-硫键断裂而降低硫的氧化数，并且在充电、即氧化反应期间随着硫的氧化数的升高而再次形成硫-硫键。

锂-硫电池在能量密度方面是有希望的，因为当使用用作负极活性材料的锂金属时，能量密度为3830mAh/g，且当使用用作正极活性材料的硫(S₈)时，能量密度为1675mAh/g。另外，用作正极活性材料的硫类材料具有低价且环境友好的优势。

然而，硫接近于具有5×10^-30S/cm的导电性的非导体，并且存在的问题在于，由电化学反应产生的电子难以转移。因此，需要使用能够提供平稳的电化学反应位点的诸如碳的电导体。本文中，当将导体和硫简单地混合时，硫在氧化-还原反应期间泄漏到电解质，然后泄漏的硫劣化电池寿命。当将导体和硫简单地混合并且不选择合适的液体电解质时，发生一种硫的还原材料多硫化锂的洗脱，导致不可能参与到电化学反应中的问题。

因此，需要提高碳和硫的混合物的品质，使得硫向电解质的洗脱减少，并且包含硫的电极的导电性提高。

发明内容

技术问题

本说明书涉及提供一种锂-硫电池和包含其的电池模块，所述锂-硫电池包含负极、正极和设置在所述负极与所述正极之间的电解质。

技术方案

本说明书的一个实施方式提供一种锂-硫电池，所述锂-硫电池包含：负极，所述负极包含负极集电器和设置在所述负极集电器上的锂金属层；正极，所述正极包含含硫材料；电解质，所述电解质设置在所述负极和所述正极之间；以及绝缘膜，所述绝缘膜设置为覆盖在所述负极集电器与所述锂金属层邻接形成的边界线。

本说明书的另一个实施方式提供一种包含所述锂-硫电池作为单元电池的电池模块。

有益效果

根据本说明书一个实施方式的锂-硫电池能够减少负极处的锂金属腐蚀。

附图说明

图1是表示在锂-硫电池中具有硫洗脱的锂金属层的腐蚀行为的模拟图。

图2是根据本说明书一个实施方式的锂-硫电池的模拟图。

图3是根据本说明书一个实施方式的锂-硫电池的负极的模拟图。

图4～图11是在具有图3结构的锂电极中设置的绝缘膜的模拟图。

图12是试验例1中制造的锂-硫电池的结构图。

图13是在驱动试验例1的锂-硫电池之后锂-硫电池的照片。

图14是试验例3中制造的锂-硫电池的结构图。

图15是在驱动试验例3的锂-硫电池之后锂-硫电池的照片。

图16是实施例1的锂-硫电池的结构图。

图17是在其中形成了聚合物保护层的负极的结构图。