[发明专利]锂硫电池

权利要求书

1.一种电化学电池，包括：

i.阳极，所述阳极包含碱金属或碱金属合金或硅；

ii.阴极，所述阴极包含沉积在集电器上的微粒混合物，所述微粒混合物包含电化学活性硫材料和导电碳材料，其中所述阴极的孔隙率小于40％；以及

iii.电解质，所述电解质具有小于500mM的多硫化物溶解度。

2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述电化学活性硫材料的粒度小于5μm。

3.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述碳材料的粒度小于5μm。

4.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述电化学活性硫和导电碳以复合材料的形式存在。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电化学电池，其中所述碳材料选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨、石墨烯、还原氧化石墨烯和炭黑中的至少一种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电化学电池，其中所述硫材料选自元素硫或Li₂S。

7.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述阴极包含附加的导电材料。

8.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述阴极还包含离子导电材料。

9.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述电解质包括选自以下中的至少一种的溶剂：直链醚、二乙醚(DEE)、四氢呋喃(THF)、二甲氧基乙烷(DME)、二氧戊环(DIOX)、二甘醇二甲醚、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、甲酸甲酯(MF)、甲酸乙酯(EF)、丙酸甲酯(MP)、乙酸乙酯(EA)和丁酸甲酯(MB)、甲基乙基酮、乙腈(ACN)、丙腈(PN)、异丁腈(iBN)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四甲基脲(TMU)、二甲基亚砜(DMSO)、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基磷酰胺、甲苯、苯、庚烷、二甲苯和二氯甲烷；离子液体、氟化醚、凝胶和它们的混合物；以及至少一种碱金属盐。

10.根据权利要求9所述的电化学电池，其中所述碱金属盐是选自以下的至少一种锂盐：六氟砷酸锂LiAsF₆、六氟磷酸锂LiPF₆、高氯酸锂LiCLO₄、硫酸锂Li₂SO₄、硝酸锂LiNO₃、三氟甲磺酸锂LiOTf、双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂LiTFSI、双(氟磺酰基)亚胺锂LiFSI、双(草酸)硼酸锂LiBOB、二氟(草酸)硼酸锂LiDFOB、双(五氟乙磺酰基)亚胺锂LiBETI、2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂LiTDI以及它们的组合。

11.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述电解质负载量小于2μl/mAh。

12.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述阴极还包含粘结剂，其中所述粘结剂优选地选自以下中的至少一种：PEO、PVDF、Nafion、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚亚苯基亚乙烯基、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚苯硫醚和明胶。

13.根据任一前述权利要求所述的电化学电池，其中所述电池是锂-硫电池。

14.一种电化学电池组件，所述电化学电池组件包括至少一个根据任一前述权利要求所述的电化学电池，并且还包括向所述至少一个电化学电池或多个电池施加压力的装置。

15.根据权利要求14所述的电化学电池组件，其中所述施加压力的装置包括定位在所述电池组件的外部上的带、包裹物或管中的至少一者。