[发明专利]用于锂硫二次电池的复合负极、制备方法及锂硫二次电池

摘要

本发明公开了一种用于锂硫二次电池的复合负极、制备方法及锂硫二次电池。该复合负极包括铜箔和固态锂离子电导隔膜带；铜箔一端设置有用于传导电流的极耳，并且铜箔至少一侧紧密设置有金属锂箔片或合金锂箔片作为电池负极，固态锂离子电导隔膜带包裹电池负极可以防止在负极锂合金表面产生锂离子堆积和形成锂枝晶而导致在电池的正负电极之间的短路。通过上述方式，本发明能够在保持高能量密度的前提下，提升锂硫电池的安全性能。此外，本发明使用多元化合物电解液代替有机电解液，有效阻止硫在电解液中的溶解和扩散，大幅度提升了电池的循环寿命。

主权项

一种用于锂硫二次电池的复合负极，其特征在于，包括：铜箔和固态锂离子电导隔膜带；所述铜箔一端设置有用于传导电流的极耳，并且所述铜箔至少一侧紧密设置有金属锂箔片或合金锂箔片作为电池负极，所述固态锂离子电导隔膜带包裹所述电池负极可以防止锂离子堆积在所述电池负极表面形成锂枝晶和阻止电池正负电极之间发生短路；所述铜箔两侧均紧密设置有所述金属锂箔片或所述合金锂箔片作为所述电池负极，所述固态锂离子电导隔膜带包裹所述电池负极；所述固态锂离子电导隔膜带包括隔膜和锂离子导电固体颗粒；所述隔膜上具有微孔，所述锂离子导电固体颗粒设置于所述隔膜的一侧、并至少设置于所述微孔处，其中，所述锂离子导电固体颗粒的直径大于或等于所述微孔的孔径；所述锂离子导电固体颗粒是有机类固体颗粒，其是单离子交联梳状支链高分子颗粒或基于三氟甲基磺酰甲基颗粒或磺酸化合物颗粒或氟烷基硫酸化合物颗粒和酰亚胺阴离子颗粒；或者，所述锂离子导电固体颗粒是无机玻璃或/和陶瓷类固体颗粒，其包括单质固体颗粒或复合固体颗粒；所述锂离子导电固体颗粒是单质固体颗粒时，其是Li2S‑SiS2‑Al2S3玻璃态固体，通用化学分子式表达为(100‑α‑β)Li2S‑αSiS2‑βAl2S3(1≤α≤50，0≤β≤30)；所述锂离子导电固体颗粒是复合固体颗粒时，其包括内核和包覆所述内核的包覆层，其中，所述内核是LiClO4、Li2S2、LiCl、LiF、LiSO4、LiSiO4、γ‑Li3PO4、Li2S、Li2Ge、P2S5或Li3xCe(2/3)‑x□(1/3)‑2xTiO3(0≤x≤1)形成的颗粒，所述包覆层是Li1+xTi2‑xMx(PO4)3(M＝V,Cu,Ge,Sn,As,Sb，0≤x≤0.5)形成的颗粒。