CN105355981B - 一种锂硫电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂硫电池的制作方法，用于解决现有方法制作的电池使用寿命短的技术问题。技术方案是在现有锂硫电池的硫‑隔膜‑锂“三明治结构”的基础上分别在正极‑隔膜和负极‑隔膜间插入一个10～30μm厚的碳纳米管薄膜，利用碳纳米管薄膜多孔、吸附能力强的特点，在允许锂离子通过的前提下，拦截多硫化物阴离子，达到“驻硫”的目的，抑制锂负极与多硫化物阴离子的反应，抑制硫化锂沉淀以及“死锂”的形成，提高锂硫电池的容量、电池的库伦效率以及循环稳定性，同时能有效抑制循环过程中负极金属锂枝晶的生长，提高了电池的使用寿命和安全性。

Description

一种锂硫电池的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电池的制作方法，特别涉及一种锂硫电池的制作方法。
背景技术
文献1“Advanced materials,26(4),625-631,2014”公开了一种锂硫电池。文中采用涂覆的方式，石墨烯薄膜上涂覆活性物质浆料，并且在商业的聚丙烯隔膜上涂覆石墨稀，摒弃了传统的铝箔作为集流体，而用石墨稀做集流体。在此文章提出的电池中，传统商用隔膜上又附加了一层石墨烯隔膜，在抑制锂硫电池穿梭效应、吸附多硫化物等方面具有良好的效果。但是该电池使用较多次的涂覆，使工艺变得复杂，而且在隔膜上涂覆的石墨稀不均匀，影响电池最终性能，而且该电池用金属锂作电极，在充放电过程中会生成锂枝晶，有可能刺破隔膜，引起电池短路。
文献2“Nature nanotechnology,9(8),618-623,2014”公开了一种抑制锂枝晶的生长方法。文中采用模板法，在锂金属上加一层空心半球碳薄膜，是SEI膜在碳与隔膜间形成，锂在沉积碳与金属锂间沉积，从而起到保护SEI膜并在一定程度上抑制锂枝晶的生长。但该方法是通过在聚苯乙烯微球上沉积碳，然后将聚苯乙烯微球移去得到的，工艺较为复杂。
发明内容
为了克服现有方法制作的电池使用寿命短的不足，本发明提供一种锂硫电池的制作方法。该方法在现有锂硫电池的硫-隔膜-锂“三明治结构”的基础上分别在正极-隔膜和负极-隔膜间插入一个10～30μm厚的碳纳米管薄膜，利用碳纳米管薄膜多孔、吸附能力强的特点，在允许锂离子通过的前提下，拦截多硫化物阴离子，达到“驻硫”的目的，抑制锂负极与多硫化物阴离子的反应，抑制硫化锂沉淀以及“死锂”的形成，提高锂硫电池的容量、电池的库伦效率以及循环稳定性，同时能有效抑制循环过程中负极金属锂枝晶的生长，提高了电池的使用寿命和安全性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种锂硫电池的制作方法，其特点是包括以下步骤：
取一张Celgard 2325隔膜，使用MSK-T10型扣式电池切片机冲切成直径为19mm的圆片，分别采用丙酮、异丙醇和乙醇溶液进行超声清洗，然后用去离子水冲洗，50℃下鼓风干燥。用MSK-T10型扣式电池切片机将碳纳米管薄膜冲切成直径为16mm的圆片。将Celgard2325隔膜、正极、碳纳米管薄膜放入手套箱中，先在正极及锂片上滴一滴电解液，让后将直径为16mm的碳纳米管薄膜分别贴到正极和锂片上，随后按正极-碳纳米管薄膜-Celgard2325隔膜-碳纳米管薄膜-锂片的顺序组装成型号为2016的扣式电池，用MSK-110型扣式电池封口机封口。
本发明的有益效果是：该方法在现有锂硫电池的硫-隔膜-锂“三明治结构”的基础上分别在正极-隔膜和负极-隔膜间插入一个10～30μm厚的碳纳米管薄膜，利用碳纳米管薄膜多孔、吸附能力强的特点，在允许锂离子通过的前提下，拦截多硫化物阴离子，达到“驻硫”的目的，抑制锂负极与多硫化物阴离子的反应，抑制硫化锂沉淀以及“死锂”的形成，提高锂硫电池的容量、电池的库伦效率以及循环稳定性，同时能有效抑制循环过程中负极金属锂枝晶的生长，提高了电池的使用寿命和安全性。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明方法制作的锂硫电池结构示意图。
图2是未经碳纳米管薄膜改性的锂硫电池的恒流充放电循环容量曲线图。
图3是本发明方法实施例1制作的锂硫电池的恒流充放电循环容量曲线图.
图4是本发明方法实施例2制作的锂硫电池与未经碳纳米管薄膜改性的锂硫电池的倍率曲线图。
具体实施方式
以下实施例参照图1-4。
实施例1：
参照图1中的锂硫电池结构，取一张Celgard 2325隔膜，使用MSK-T10型扣式电池切片机冲切成直径为19mm的圆片，分别采用丙酮、异丙醇和乙醇溶液对其超声清洗，然后用去离子水冲洗3次，50℃下鼓风干燥。用MSK-T10型扣式电池切片机将碳纳米管薄膜冲切成直径为16mm的圆片。将Celgard 2325隔膜、正极、碳纳米管薄膜放入手套箱中，先在正极及锂片上滴一滴电解液，让后将直径为16mm的碳纳米管薄膜贴到正极和锂片上，随后按正极-碳纳米管薄膜-Celgard 2325隔膜-碳纳米管薄膜-锂片的顺序组装成型号为2016的扣式电池，用MSK-110型扣式电池封口机封口。
实施例2：
参照图1中的锂硫电池结构，取一张Celgard 2325隔膜，分别用丙酮、异丙醇和乙醇溶液对其超声清洗，然后用去离子水冲洗3次，干燥后，在Celgard 2325隔膜表面均匀涂一层10％PVDF的NMP溶液，将碳纳米管薄膜贴在Celgard 2325隔膜上，在真空干燥箱中80℃下干燥12h，在Celgard 2325隔膜的另一面用同样的方法贴一层碳纳米管薄膜。用MSK-T10扣式电池切片机将该隔膜冲切成直径为19mm的圆片。将Celgard 2325隔膜和正极放入手套箱中，随后按正极-Celgard 2325隔膜-锂片的顺序组装成2016扣式电池，用MSK-110扣式电池封口机封口。
实施例3：
参照图1中的锂硫电池结构，取一张Celgard 2325隔膜，分别采用丙酮、异丙醇和乙醇溶液对其超声清洗，然后用去离子水冲洗，干燥后，在Celgard 2325隔膜表面用无水乙醇润湿，将碳纳米管薄膜贴在Celgard 2325隔膜上，待乙醇挥发后，在Celgard2325隔膜的另一面用同样的方法贴一层碳纳米管薄膜。用MSK-T10扣式电池切片机将Celgard 2325隔膜冲切成直径为19mm的圆片。将Celgard 2325隔膜和正极放入手套箱中，随后按正极-Celgard 2325隔膜-锂片的顺序组装成2016扣式电池，用MSK-110扣式电池封口机封口。
实施例4：
参照图1中的锂硫电池结构，取一张Celgard 2325隔膜，分别采用丙酮、异丙醇和乙醇溶液对其超声清洗，然后用去离子水冲洗，干燥后剪成两块，将碳纳米管薄膜夹杂两块Celgard 2325隔膜之间，用MSK-T10扣式电池切片机将Celgard 2325隔膜冲切成直径为19mm的圆片，得到有一面贴有碳纳米管薄膜覆的Celgard 2325隔膜。用MSK-T10扣式电池切片机将碳纳米管薄膜冲切成直径为16mm的圆片。将Celgard2325隔膜和正极放入手套箱中，先在锂片上滴一滴电解液，然后将直径为16mm的碳纳米管薄膜贴到锂片上，随后按正极-Celgard 2325隔膜-锂片的顺序组装成2016扣式电池，其中Celgard 2325隔膜贴有碳纳米管薄膜的一面面向硫正极，用MSK-110扣式电池封口机封口。

Claims (1)

1.一种锂硫电池的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
取一张Celgard 2325隔膜，使用MSK-T10型扣式电池切片机冲切成直径为19mm的圆片，分别采用丙酮、异丙醇和乙醇溶液进行超声清洗，然后用去离子水冲洗，50℃下鼓风干燥；用MSK-T10型扣式电池切片机将碳纳米管薄膜冲切成直径为16mm的圆片；将Celgard 2325隔膜、正极、碳纳米管薄膜放入手套箱中，先在正极及锂片上滴一滴电解液，让后将直径为16mm的碳纳米管薄膜分别贴到正极和锂片上，随后按正极-碳纳米管薄膜-Celgard2325隔膜-碳纳米管薄膜-锂片的顺序组装成型号为2016的扣式电池，用MSK-110型扣式电池封口机封口；所述碳纳米管薄膜的厚度为10～30μm。
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CN109273704A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有高比表面保护层的金属锂负极及其制备方法
CN108807916B (zh) * 2018-06-14 2020-10-23 北京航空航天大学 碳纳米管薄膜在锂离子电池负极中的应用、对称电池、半电池及制备方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103187586B (zh) * 2011-12-28 2016-01-20 清华大学 锂离子电池
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