CN112615011A - 一种锂硫电池负极极片、锂硫电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂硫电池负极极片、锂硫电池及其制备方法，所述负极极片包括集流体设置于所述集流体表面的负极浆料，所述负极浆料包括银粉以及碳材料。所述锂硫电池负极极片的制备方法包括：将所述负极浆料涂覆于集流体表面辊压得到。以所述负极极片制备得到的所述锂硫电池具有优异的循环性能，质量轻，比能量高。

Description

一种锂硫电池负极极片、锂硫电池及其制备方法
技术领域
本发明属于锂硫电池领域，涉及一种锂硫电池负极极片、锂硫电池及其制备方法。
背景技术
无人机产业在近年呈现迅猛势头，锂硫电池因具有高能量密度的优势，亟需进一步提高循环性、安全性和可生产性从而满足无人机对电池续航能力日益提高的需求。
锂硫电池具有理论能量密度高、原料丰富易得、价格低廉的优点，可广泛应用于航空航天及新能源汽车等领域，是下一代高比能电池的主要发展方向之一。目前，应用于无人机的锂硫电池可提高约1倍的续航能力，但仍存在循环性能低、安全性差以及亟待攻克关键工程工艺技术等问题。
锂硫电池的循环性能在很大程度上受限于金属锂负极。金属锂在剥离-沉积过程中易产生锂枝晶，刺破隔膜导致短路。同时锂的粉化导致电池容量急剧衰减。
针对锂负极问题，已有大量研究可在实验室水平取得良好的效果。其策略，包括：调控电解质组分，原位生成负极SEI膜作为保护层；人工涂覆无机物/聚合物保护层；以及锂合金技术等手段。但各方法复制到实体电芯中，仍无法切实地解决锂负极的循环问题。
而从根源上解决金属锂问题的方法，便是将锂金属替换成非锂负极。CN108321438 A使用石墨负极，通过滴加金属锂粉末预锂化，实现全石墨锂硫电池的组建。CN110444734 A则将硅基负极应用到锂硫电池中，通过在正极加入氮化锂作为锂源，来实现无锂负极锂硫电池的组装。尽管这些做法都能有效提高电池的循环，但是，由于石墨与硅氧、硅碳的比容量均不高，为了保证合理的电池设计，负极需引入较大量石墨或硅材料，大大增加了电池的质量，拉低了电池质量比能量水平。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种锂硫电池负极极片、锂硫电池及其制备方法，所述锂硫电池具有优异的循环性能，质量轻，比能量高。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明目的之一在于提供一种锂硫电池负极极片，所述负极极片包括集流体设置于所述集流体表面的负极浆料，所述负极浆料包括银粉以及碳材料。
本发明中，采用银/碳混合材料作为负极，借助银对金属锂的亲和性，诱导锂的均匀沉积，缓解枝晶问题，提高电池循环性能。同时该银/碳混合材料层厚度很薄，可大大降低电池质量，保证电池质量比能量在较高水平。
作为本发明优选的技术方案，所述负极浆料的组成还包括粘结剂以及溶剂。
优选地，所述银粉、碳材料以及粘结剂的质量比为(10～30):(60～87):(3～10)，如11:86:3、12:84:4、15:814:、18:77:5、20:74:6、22:71:7、25:66:9或28:62:10等，并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述碳材料包括炭黑、乙炔黑或导电石墨中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯。
优选地，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或环己酮中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮的组合、N-甲基吡咯烷酮和环己酮的组合、环己酮和N,N-二甲基甲酰胺的组合或N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和环己酮的组合等。
本发明目的之二在于提供一种上述锂硫电池负极极片的制备方法，所述制备方法包括：将所述负极浆料涂覆于集流体表面辊压得到。
优选地，所述负极浆料涂覆的厚度为0.1～50μm，如0.1μm、2μm、5μm、8μm、10μm、22μm、35μm或48μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，将负极浆料涂覆于集流体后，还需进行辊压以及烘干，所述烘干的温度为80～200℃。
本发明目的之三在于提供一种锂硫电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将至少一片正极极片与至少一片权利要求4所述负极极片依次层叠，相邻的所述正极极片与所述负极极片之间设置有隔膜，与电解液共同封装成软包电池，并预留气袋；
(2)将步骤(1)得到的软包电池静置；
(3)静置后对所述软包电池进行充电，使氮化锂中的Li+充分嵌入到所述负极极片中；
(4)对所述软包电池进行抽气封口并切除气袋。
本发明中，电解液可以为醚类溶剂体系，也可为酯类溶剂体系。所述的气袋，可置于电芯的正极侧，也可置于负极侧。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述正极极片的制备方法包括：将浆料涂覆于集流体上，进行烘干和辊压得到正极极片。
优选地，所述正极浆料包括氮化锂、导电剂、粘结剂、正极材料以及溶剂。
优选地，所述氮化锂、导电剂、粘结剂以及正极材料的质量比为(30～50):(3～10):(2～10):(30～65)，如32:4:3:60、35:5:4:56、40:6:5:49、45:8:7:40或48:9:8:35等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，在所述正极极片表面涂覆氮化锂浆料，得到具有氮化锂涂层的正极极片。
优选地，所述氮化锂浆料的组成包括氮化锂、导电剂、粘结剂以及溶剂。
优选地，所述氮化锂、导电剂以及粘结剂的质量比为(0.5～1):(2～3):(6～7.5)，如0.6:2.1:7.3、0.7:2.2:7.1、0.8:2.5:6.7或0.9:2.8:6.3等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述正极材料包括硫碳复合材料和/或硫聚合物复合材料。
优选地，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非为限制性实例有：导电炭黑和导电石墨的组合、导电石墨和碳纳米管的组合、碳纳米管和石墨烯的组合、碳纤维和导电炭黑的组合或导电炭黑、石墨烯和碳纳米管的组合等。
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯。
优选地，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或环己酮中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮的组合、N-甲基吡咯烷酮和环己酮的组合、环己酮和N,N-二甲基甲酰胺的组合或N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和环己酮的组合等。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述静置的温度为25～60℃，如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃或55℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述静置的时间为1～24h，如7h、8h、10h、12h、15h、18h、20h或22h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述充电包括恒流充电和恒压充电；
优选地，所述所述恒流恒压充电的电流为0.001～1C，截止电压为3.8～4.5V；恒流恒压电压为1.5～4.5V，充电至0.001C～1C电流。
其中，所述恒流恒压充电的电流可以是0.01C、0.05C、0.1C、0.2C、0.5C、0.8C或1C等，截止电压可以是3.85V、3.90V、3.95V、4.00V、4.05V、4.10V或4.15V等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。所述恒流恒压充电的电压为1.5～4.2V，截止电流为0.001C～1C。
其中，所述恒流恒压充电的电压可以是2.0V、2.5V、3.0V、3.5V或4.0V等，截止电流可以是0.01C、0.05C、0.1C、0.2C、0.5C、0.8C或1C等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供一种锂硫电池负极极片、锂硫电池及其制备方法，所述锂硫电池负极采用银/碳复合材料，利用银对锂的亲和性，诱导金属锂均匀沉积，缓解枝晶问题，使得锂硫电池的循环性能提高；
(2)本发明提供一种锂硫电池负极极片、锂硫电池及其制备方法，所述锂硫电池负极极片中，负极浆料层厚度薄，可减轻电池质量，提高锂硫电池比能量。
附图说明
图1为本发明实施例6中正极极片的制备方法示意图；
图2为本发明实施例7中正极极片的制备方法示意图；
图3为本发明实施例1-4中负极极片的制备方法示意图；
图4为本发明具体实施方式中的叠片方式示意图；
图5为本发明具体实施方式中软包电池封装示意图；
图中：1-正极极片，2-隔膜，3-负极极片。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种锂硫电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将正极极片与负极极片依次层叠(如图3所示)，相邻的所述正极极片与所述负极极片之间设置有隔膜，与电解液共同封装成软包电池，并预留气袋；
(2)将步骤(1)得到的软包电池在25℃下静置24h；
(3)静置后对所述软包电池进行恒流恒压充电，电流为0.01C，截止电压为3.8V，恒流恒压充电电压为3.8V，截止电流为0.01C；使氮化锂中的Li+充分嵌入到所述负极极片中；
(4)对所述软包电池进行抽气封口并切除气袋。
其中，正极极片为将氮化锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯以及硫聚丙烯腈复合物按照质量比30:3:7:60与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到正极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到；
负极极片为将银粉、炭黑粉末以及聚偏氟乙烯按照质量比10：80：10与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到负极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到。
实施例2
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将正极极片与负极极片依次层叠(如图3所示)，相邻的所述正极极片与所述负极极片之间设置有隔膜，与电解液共同封装成软包电池，并预留气袋；
(2)将步骤(1)得到的软包电池在60℃下静置6h；
(3)静置后对所述软包电池进行恒流恒压充电，电流为0.05C，截止电压为4.2V，恒流恒压充电电压为4.0V，截止电流为0.01C；使氮化锂中的Li+充分嵌入到所述负极极片中；
(4)对所述软包电池进行抽气封口并切除气袋。
其中正极极片为将氮化锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯以及硫聚丙烯腈复合物按照质量比30:3:7:60与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到正极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到；
负极极片为将银粉、炭黑粉末以及聚偏氟乙烯按照质量比15：77：8与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到负极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到。
实施例3
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将正极极片与负极极片依次层叠(如图3所示)，相邻的所述正极极片与所述负极极片之间设置有隔膜，与电解液共同封装成软包电池，并预留气袋；
(2)将步骤(1)得到的软包电池在45℃下静置10h；
(3)静置后对所述软包电池进行恒流充电，电流为0.1C，截止电压为4.0V，恒流恒压充电电压为4.0V，截止电流为0.01C；使氮化锂中的Li+充分嵌入到所述负极极片中；
(4)对所述软包电池进行抽气封口并切除气袋。
其中，正极极片为将氮化锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯以及硫聚丙烯腈复合物按照质量比30:3:7:60与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到正极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到；
负极极片为将银粉、炭黑粉末以及聚偏氟乙烯按照质量比20：75：5与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到负极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到。
实施例4
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法除了正极极片的制备方法为：将氮化锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯以及硫-聚苯胺复合物按照质量比30:3:7:60与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到正极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到。其余条件均与实施例3相同。
实施例5
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法除了正极极片的制备方法为：将氮化锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯以及硫-石墨烯复合物按照质量比30:3:7:60与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到正极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到。其余条件均与实施例3相同。
实施例6
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法除了正极极片的制备方法为：将氮化锂、导电炭黑、聚偏氟乙烯以及硫-多孔碳复合物按照质量比30:3:7:60与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到正极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到。其余条件均与实施例3相同。
实施例7
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法除了步骤(3)为恒流恒压充电，电流为0.1C，截止电压为4.5V，恒流恒压充电电压为4.0V，截止电流为0.01C。其余条件均与实施例3相同。
实施例8
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法除了步骤(3)为恒流恒压充电，电流为0.1C，截止电压为4.5V，恒流恒压充电电压为4.5V，截止电流为0.01C。其余条件均与实施例3相同。
实施例9
本实施例提供一种预锂化锂离子电池的制备方法，所述制备方法除了步骤(3)为恒流恒压充电，电流为0.5C，截止电压为4.0V，恒流恒压充电电压为4.0V，截止电流为0.01C。其余条件均与实施例3相同。
对比例1
本对比例中除了负极极片为将导电石墨、聚偏氟乙烯以及人造石墨按照质量比20：75：5与N,N-二甲基甲酰胺混合制备得到负极浆料，并涂覆于集流体表面辊压得到外，其余条件均与实施例3相同。
对比例2
本对比例中除了负极极片为金属锂片，其余条件均与实施例3相同。
实施例1-9以及对比例使用的隔膜为双面陶瓷涂层隔膜，电解液为1M LiPF6，DOL/DME＝1：1。
对实施例1-9以及对比例制备得到的锂硫电池的循环性能以及比能量进行测试，其结果如表1所示。
循环性能以及比能量的测试方法为：将各实施例和对比例制成的电池经化成后，以0.1C(具体以各电池的设计容量为准)恒流充电，截止电压3.0V。后进行放电测试，以0.1C(具体以各电池的设计容量为准)恒流放电，截止电压1.0V，读取容量为C1，放电平台电压为V，并称取电池重量为M。电池质量比能量＝C1*V/M，单位为Wh/kg；
继续以0.1C(具体以各电池的设计容量为准)恒流充放电，电压范围为1.0V～3.0V，循环一定圈数后读取电池放电容量为C2，循环性能以容量保持率计算：C2/C1*100％。容量保持率80％对应的循环次数定义为该电池的循环次数。
表1
Figure BDA0002842184680000101
Figure BDA0002842184680000111
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锂硫电池负极极片，其特征在于，所述负极极片包括集流体及设置于所述集流体表面的负极浆料，所述负极浆料包括银粉以及碳材料。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极浆料还包括粘结剂以及溶剂；
优选地，所述银粉、碳材料以及粘结剂的质量比为(10～30):(60～87):(3～10)。
3.根据权利要求1或2所述所述的负极极片，其特征在于，所述碳材料包括炭黑、乙炔黑或导电石墨中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯；
优选地，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或环己酮中的任意一种或至少两种的组合。
4.一种权利要求1-3任一项所述锂硫电池负极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将所述负极浆料涂覆于集流体表面辊压得到；
优选地，所述负极浆料涂覆的厚度为(0.1～50)μm。
5.一种锂硫电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将至少一片正极极片与至少一片权利要求1-3任一项所述的负极极片依次层叠，相邻的所述正极极片与所述负极极片之间设置有隔膜，与电解液共同封装成软包电池，并预留气袋；
(2)将步骤(1)得到的软包电池静置；
(3)静置后对所述软包电池进行充电，使氮化锂中的Li+充分沉积到所述负极极片上；
(4)对所述软包电池进行抽气封口并切除气袋。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极极片的制备方法包括：将正极浆料涂覆于集流体上，进行烘干和辊压得到正极极片；
优选地，所述正极浆料包括氮化锂、导电剂、粘结剂、硫正极材料以及溶剂；
优选地，所述氮化锂、导电剂、粘结剂以及硫正极材料的质量比为(30～50):(3～10):(2～10):(30～65)。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，在所述正极极片表面涂覆氮化锂浆料，得到具有氮化锂涂层的正极极片；
优选地，所述氮化锂浆料的组成包括氮化锂、导电剂、粘结剂以及溶剂；
优选地，所述氮化锂、导电剂以及粘结剂的质量比为(0.5～1):(2～3):(6～7.5)。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述正极材料包括硫碳复合材料和/或硫聚合物复合材料；
优选地，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯；
优选地，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或环己酮中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述静置的温度为25～60℃；
优选地，步骤(2)所述静置的时间为1～24h；
优选地，步骤(3)所述充电为恒流恒压充电；
优选地，所述恒流恒压充电的电流为0.001～1C，截止电压为2.8～4.5V；恒压电压为1.5～4.5V，充电至0.001C～1C电流。
10.一种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池由权利要求5～9任一项所述制备方法制备得到。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1304187A (zh) * 1999-12-15 2001-07-18 北京有色金属研究总院 锂离子电池用复合石墨负极材料及其制备的方法
CN101562261A (zh) * 2009-06-02 2009-10-21 北京理工大学 一种锂硫电池及其制备方法
KR20170110434A (ko) * 2016-03-23 2017-10-11 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 리튬 이차전지
CN110817845A (zh) * 2019-11-19 2020-02-21 厦门大学 一种无定型中空碳纳米管及其制备方法
CN110869317A (zh) * 2017-07-06 2020-03-06 株式会社可乐丽 非水电解质二次电池的负极活性物质用的碳质材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池以及碳质材料的制造方法
CN111952540A (zh) * 2020-08-26 2020-11-17 复阳固态储能科技(溧阳)有限公司 无锂正极锂电池系统及电极原位氮化锂薄膜制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1304187A (zh) * 1999-12-15 2001-07-18 北京有色金属研究总院 锂离子电池用复合石墨负极材料及其制备的方法
CN101562261A (zh) * 2009-06-02 2009-10-21 北京理工大学 一种锂硫电池及其制备方法
KR20170110434A (ko) * 2016-03-23 2017-10-11 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 리튬 이차전지
CN110869317A (zh) * 2017-07-06 2020-03-06 株式会社可乐丽 非水电解质二次电池的负极活性物质用的碳质材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池以及碳质材料的制造方法
CN110817845A (zh) * 2019-11-19 2020-02-21 厦门大学 一种无定型中空碳纳米管及其制备方法
CN111952540A (zh) * 2020-08-26 2020-11-17 复阳固态储能科技(溧阳)有限公司 无锂正极锂电池系统及电极原位氮化锂薄膜制备方法

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