[发明专利]一种含聚羧酸盐的锂硫电池

说明书

本发明涉及一种含聚羧酸盐的锂硫电池。本发明属于锂硫电池技术领域。一种含聚羧酸盐的锂硫电池，其特点是：含聚羧酸盐的锂硫电池内部结构自下至上为正极集流体、正极材料、多孔隔膜、负极片，其正极材料中添加有聚羧酸盐构成含聚羧酸盐正极材料。本发明由于在锂硫电池中添加了聚羧酸盐，聚羧酸盐在锂硫电池中能够有效抑制多硫负离子的“穿梭效应”的影响，提高锂硫电池的循环性能和活性物质的有效利用率，使锂硫电池具有库伦效率高，电池能量密度高，循环寿命长、制作简单、易于实用，便于大规模生产等优点。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，特别是涉及一种含聚羧酸盐的锂硫电池。

背景技术

目前，在锂硫电池体系中，以金属锂为负极，单质硫为正极，理论比能量可达到2600Wh/kg，远大于现代商业化的锂离子电池。此外单质硫也具有价格低廉，环境友好的特性。因此，锂硫电池具有极高的商业应用潜力。但是锂硫电池也存在着诸多的问题。其中最主要的是在其充放电的过程当中，由于多硫负离子的“穿梭效应”导致循环过程中的容量衰减快。产生“穿梭效应”的主要原因是单质硫在放电过程中产生大量的中间产物，即多硫化锂，而多硫化锂会溶解于电解液当中，溶解后产生的多硫负离子会扩散到负极金属锂的表面，与金属锂发生还原反应，并返回正极，再发生氧化反应，即“穿梭效应”。该效应不但降低锂硫电池的库伦效率，腐蚀金属锂负极，而且会在金属锂表面生成大量的绝缘性还原产物，导致电池的内阻增加。目前，针对该问题主要采用物理吸附或物理阻挡的技术方法来缓解“穿梭效应”，但存在效果不理想等系列问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种含聚羧酸盐的锂硫电池。

本发明的目的是提供一种具有库伦效率高，电池能量密度高，循环寿命长，制作简单，易于实用，便于大规模生产等特点的含聚羧酸盐的锂硫电池。

本发明基于带有相同电荷的离子之间的相互排斥作用原理，抑制锂硫电池充放电过程中多硫负离子的“穿梭效应”，以提高锂硫电池的循环性能。该方法效果明显，制作简单，易于生产。

本发明所述聚羧酸盐为聚乙烯基苯二甲酸盐、聚酰胺酸盐的一种或几种，其分子结构如图1所示。

将聚羧酸盐添加到锂硫电池正极材料中的方法包括：将聚羧酸盐溶于水或其它溶剂，然后将聚羧酸盐溶液与碳硫复合材料、粘结剂、导电材料混合均匀，将混合好的浆料涂覆在集流体铝箔上并烘干，得到锂硫电池的正极用于组装锂硫电池；或先将碳硫复合材料、粘结剂、导电材料混合均匀，并涂覆在集流体铝箔上并烘干，然后再将烘干的电极片浸入到聚羧酸盐溶液中，再次烘干得到含有聚羧酸盐的锂硫电池正极片。

本发明含聚羧酸盐的锂硫电池所采取的技术方案是：

一种含聚羧酸盐的锂硫电池，其特点是：含聚羧酸盐的锂硫电池内部结构自下至上为正极集流体、正极材料、多孔隔膜、负极片，其正极材料中添加有聚羧酸盐构成含聚羧酸盐正极材料。

本发明含聚羧酸盐的锂硫电池还可以采用如下技术方案：

所述的含聚羧酸盐的锂硫电池，其特点是：聚羧酸盐为聚乙烯基苯二甲酸盐、聚酰胺酸盐的一种或多种。

所述的含聚羧酸盐的锂硫电池，其特点是：聚羧酸盐在正极材料中的质量分数为1－30％。

本发明具有的优点和积极效果是：

含聚羧酸盐的锂硫电池由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下明显等特点：

1、由于在锂硫电池体系中添加了聚羧酸盐，聚羧酸盐在锂硫电池体系中可以与多硫负离子产生较强的负离子相互排斥作用，能够有效阻止多硫负离子随电解液迁移到锂负极的作用，抑制“穿梭效应”，有效提高了锂硫电池的库伦效率，延长了电池使用寿命；