[发明专利]具有弱溶剂化电解质的锂硫电池

权利要求书

1.一种包含电化学电池单元的电池，所述电化学电池单元包括

-负锂电极；

-正硫电极，所述硫电极包含具有含硫孔隙的导电多孔碳基质；

-与硫电极邻接的集流体；

-设置在锂电极和硫电极之间的隔膜；

-设置在电极之间的电解质，用于在电极之间传输锂离子；

其中电解质包括己基甲基醚HME、1,3-二氧戊环DOL和锂盐，其中电极之间的电解质以每mg硫小于2μl的量提供。

2.根据权利要求1所述的电池，其中HME和DOL之间的比率在2:1至1:2的范围内。

3.根据任一前述权利要求所述的电池，其中所述锂盐是双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂盐LiTFSI。

4.根据权利要求3所述的电池，其中所述电解质中的锂盐的摩尔浓度在1M至4M的范围内。

5.根据任一前述权利要求所述的电池，其中所述电解质被配置为在所述电池的充电和放电期间，仅溶解部分活性多硫化物，所述部分小于5％。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中当以0.1C的充电速率进行充放电时，所述电化学电池单元的能量密度在至少5个循环中高于400Wh/kg，并且在至少20个循环中高于350Wh/kg。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述正电极的质量密度高于0.55g/cm³。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述多孔碳基质中的孔隙包括具有孔隙体积的孔隙，其中至少50％的所述孔隙体积由平均孔隙直径小于0.1微米的孔隙限定。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述电池被构造和设置为，在电池充电期间，在垂直于电极的活性表面的方向上，将力施加到电化学电池单元上，所述力在10到50N/cm²的范围内。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述集流体为具有穿孔的穿孔金属片，所述穿孔的总面积大于所述金属片的一侧的面积的50％；其中正电极牢固地结合到集流体，形成电极/集流体片单元。

11.根据权利要求10所述的电池，其中所述电池包括设置为堆叠的多个电化学电池单元，其中两个相邻电池单元共享所述集流体，其中所述集流体夹在所述硫电极和相邻电池单元的另一相同的硫电极之间。

12.权利要求11所述的电池，其中所述隔膜包括多孔且含硫的多孔碳基质的涂层，用于提供阴极和隔膜的组合，其中每两个这样的组合中夹着一个集流体，并且阴极侧面向集流体且固定到集流体上，并且其中所述组合通过延伸穿过集流体的穿孔而彼此固定。

13.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述堆叠所承受力的压力范围为20至50N/cm²。

14.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其中所述电解质不含硝酸锂LiNO₃。