TW201530871A - 鋰硫二次電池 - Google Patents

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Yoshiaki Fukuda
Tatsuhiro Nozue
Naoki Tsukahara
Hirohiko Murakami
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Abstract

本發明係提供一種可抑制溶出於電解液的多硫化物之朝向負極的擴散，而可抑制充放電容量的降低之鋰硫二次電池。 本發明的鋰硫二次電池，係具備有：具有包含硫之正極活性物質的正極(P)、具有包含鋰之負極活性物質的負極(N)、以及配置於正極與負極之間並保持電解液(L)的間隔物(S)，於間隔物與正極之間以及間隔物與負極之間的至少一方，配置具有磺基之高分子不織布(F)。

Description

鋰硫二次電池
本發明係關於一種鋰硫二次電池。
鋰二次電池係由於具有高能量密度，因此不僅行動電話或個人電腦等之行動機器等，亦擴大適用於油電混合車、電動車、電力儲藏蓄電系統等。作為如此之鋰二次電池的其中一種，近年來，藉由鋰與硫之反應而進行充放電的鋰硫二次電池係備受矚目。於例如專利文獻1中可得知：鋰硫二次電池，係具備有：具有包含硫之正極活性物質的正極、具有包含鋰之負極活性物質的負極、以及配置於正極與負極之間並保持電解液的間隔物。
另一方面，於例如專利文獻2中可得知：為了增加有助於電池反應之硫量，係於正極之集電體表面，使複數根奈米碳管配向於與該表面正交的方向上，並以硫覆蓋奈米碳管之各表面而成者。
在此，於鋰硫二次電池之正極中，係藉由重複進行下述過程而進行充放電反應，亦即是：使硫(S8)與鋰以多階段進行反應，且進行反應直至最終為Li2S的過 程、與從Li2S返回至S8的過程。雖在充放電反應的中途會生成被稱為多硫化物(Li2Sx：x=2~8)的反應物，但Li2S6或Li2S4係非常容易溶出於電解液。於上述專利文獻1中，雖係以高分子不織布或樹脂製微多孔薄膜構成間隔物，但是如此一來，溶出於電解液的多硫化物會透過間隔物而朝向負極擴散。擴散至負極側的多硫化物係對於充放電反應並無助益，且會使正極之硫量減少，因此，會導致充放電容量的降低。進而，若多硫化物與負極的鋰產生反應，則不會促進充電反應(引起所謂氧化還原梭現象)，充放電效率亦會降低。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-114920號公報
[專利文獻2]國際公開第2012/070184號說明書
本發明係為有鑑於以上之觀點所進行者，其課題係在於提供一種可抑制溶出於電解液之多硫化物之朝向負極的擴散，且可抑制充放電容量的降低之鋰硫二次電池。
為了解決上述課題，本發明之鋰硫二次電池，係具備有：具有包含硫之正極活性物質的正極、具有包含鋰之負極活性物質的負極、以及配置於正極與負極之間並保持電解液的間隔物，其特徵為，於間隔物與正極之間及間隔物與負極之間的至少一方，配置具有磺基之高分子不織布。另外，間隔物與具有磺基之高分子不織布係可相接，亦可相分離有特定的距離。此外，高分子不織布係為聚丙烯製或聚乙烯製。
在此，間隔物由於係會容許多硫化物之通過，因此若在正極所生成的多硫化物溶出於電解液，則多硫化物會透過間隔物而擴散至負極側，並起因於正極之硫量的減少而引起充放電容量的降低。因此，本發明者們係進行努力研究而發現下述知識：亦即是，具有磺基之高分子不織布，係在容許鋰離子之通過的同時也會抑制多硫化物之通過。於本發明中，係由於將此具有磺基之高分子不織布配置於間隔物之正極側及負極側的至少一方，因此可抑制溶出於電解液的多硫化物擴散至負極的情形，而可抑制充放電容量的降低。
本發明係較理想為適用於下述情況，亦即是：正極，係具備有：集電體、於集電體表面配向於與該表面正交的方向上的複數根奈米碳管，且以硫覆蓋奈米碳管之各表面而成。於此情況，相較於將硫塗佈於集電體表面者，硫量係變多，雖然多硫化物會更加容易溶出於電解液，但若適用本發明，則可有效地抑制朝向負極側之多硫 化物的擴散。
B‧‧‧鋰硫二次電池
P‧‧‧正極
N‧‧‧負極
L‧‧‧電解液
P1‧‧‧集電體
1‧‧‧基體
4‧‧‧奈米碳管
5‧‧‧硫
[第1圖]係展示本發明之實施形態的鋰硫二次電池之構造的模式剖面圖。
[第2圖]係為對於第1圖所示的正極作擴大展示之模式剖面圖。
[第3圖]係為對於用以確認本發明的效果之實驗結果(放電容量維持率之循環特性)作展示之圖表。
於第1圖中，B係鋰硫二次電池，鋰硫二次電池B，係具備有：具有包含硫之正極活性物質的正極P、具有包含鋰之負極活性物質的負極N、以及配置於此等正極P與負極N之間並保持電解液L的間隔物S。
參照第2圖，正極P，係具備有：正極集電體P1、與形成於正極集電體P1之表面的正極活性物質層P2。正極集電體P1，例如，係具有基體1、以5~50nm之膜厚形成於基體1之表面的底膜(亦稱為「阻隔膜」)2、以及以0.5~5nm之膜厚形成於底膜2之上的觸媒層3。作為基體1，例如，可使用由Ni、Cu或Pt所構成的金屬箔或金屬網。底膜2，係用以提昇基體1與後述之奈米碳管4的密著性者，其係例如由從Al、Ti、V、 Ta、Mo及W所選出的至少1種之金屬或該金屬之氮化物所構成。觸媒層3，係例如由從Ni、Fe或Co所選出的至少1種之金屬所構成。正極活性物質層P2，係由正極集電體P1之表面、配向於與該表面正交的方向上地而成長的複數根奈米碳管4、以及覆蓋奈米碳管4之各表面整體的硫5所構成。以硫5所覆蓋的奈米碳管4彼此間係具有間隙，而成為使後述之電解液L流入此間隙。
在此，考慮電池特性，奈米碳管4之各者，係例如長度為100~1000μm之範圍內且直徑為5~50nm之範圍內的高縱橫比者為有利，並且較理想為以使每單位面積的密度成為1×1010~1×1012根/cm2之範圍內的方式成長。而，覆蓋各奈米碳管4表面整體的硫5之厚度，較理想係設為例如1~3nm之範圍。
上述正極P，係可藉由以下的方法形成。亦即是，於身為基體1之Ni箔的表面，依序形成作為底膜2之Al膜與作為觸媒層3之Ni膜而得到正極集電體P1。作為底膜2與觸媒層3之形成方法，例如，可使用周知的電子束蒸鍍法、濺鍍法、使用有包含觸媒金屬的化合物之溶液的浸漬法，因此，在此係省略詳細的說明。藉由將所得到的正極集電體P1設置於周知的CVD裝置之處理室內，並將包含原料氣體及稀釋氣體的混合氣體在100Pa~大氣壓之作動壓力下供給至處理室內，將正極集電體P1加熱至600~800℃之溫度，而使奈米碳管4於集電體P1的表面與該表面正交配向地成長。作為用以使奈米碳管4 成長的CVD法，係可使用熱CVD法、電漿CVD法、熱燈絲CVD法。作為原料氣體，例如，係可使用甲烷、乙烯、乙炔等之烴、或甲醇、乙醇等之醇，此外，作為稀釋氣體，係可使用氮、氬或氫。此外，原料氣體及稀釋氣體的流量，係可因應處理室之容積而適當設定，例如，原料氣體的流量，係可設定為10~500sccm之範圍內，稀釋氣體的流量，係可設定為100~5000sccm之範圍內。遍及奈米碳管4所成長的區域整體地從其上方撒布具有1~100μm之範圍的粒徑之顆粒狀的硫，將正極集電體P1設置於管狀爐內，並加熱至硫的熔點(113℃)以上之120~180℃的溫度而使硫熔融。若在空氣中進行加熱，則由於熔解後的硫會與空氣中的水分產生反應而生成二氧化硫，因此較理想為在Ar或He等之惰性氣體環境中或者真空中進行加熱。熔融後的硫係流入奈米碳管4彼此間的間隙，使奈米碳管4之各者的表面整體被硫5覆蓋，於相鄰接的奈米碳管4彼此間係存在有間隙(參照第2圖)。此時，可因應奈米碳管4的密度，而設定上述配置之硫的重量。例如，於奈米碳管4之成長密度為1×1010~1×1012根/cm2的情況中，較理想為將硫的重量設定為奈米碳管4之重量的0.7倍~3倍。如此方式所形成的正極P，係成為奈米碳管4之每單位面積的硫5之重量(含浸量)為2.0mg/cm2以上者。
作為上述負極N，例如，除Li單體以外，亦可使用Li與Al或In之合金，或摻雜有鋰離子之Si、 SiO、Sn、SnO2或者硬碳。
上述間隔物S，係以聚乙烯或聚丙烯等之樹脂製的多孔質膜或不織布所構成，而成為可透過電解液L在正極P與負極N之間傳導鋰離子(Li+)。
在此，於上述正極P處，在將硫與鋰以多階段進行反應的中途會生成多硫化物。多硫化物(尤其，Li2S4或Li2S6)係容易溶出於電解液L，上述間隔物S係容許多硫化物的通過。因此，溶出於電解液L的多硫化物係通過間隔物S而擴散至負極側，且會起因於正極之硫量的減少而引起容量降低。因而，如何抑制多硫化物之朝向負極側的擴散一事係為重要。
因此，本發明者們進行不斷努力探討而發現下述知識：亦即是，具有磺基之高分子不織布，係在容許鋰離子之通過的同時，也會抑制多硫化物之通過。而，如第1圖所示般地，於間隔物S與負極N之間配置具有磺基之高分子不織布F。作為高分子不織布F係可使用聚丙烯製或聚乙烯製者。若探用此種之構造，則由於溶出於電解液L之多硫化物係難以通過高分子不織布F，因此可抑制多硫化物之朝向負極側的擴散，而可抑制充放電容量的降低。
電解液L係包含電解質與將電解質溶解的溶劑，作為電解質，係可使用周知之雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺鋰(以下稱為「LiTFSI」)、LiPF6、LiBF4等。此外，作為溶劑係可使用周知者，例如，可使用由四氫呋喃、甘 醇二甲醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、二乙氧乙烷(DEE)、二甲氧乙烷(DME)等之醚類當中所選出的至少1種。此外，為了使放電曲線安定，較理想為將二(DOL)與上述所選出的至少1種進行混合。例如，於使用二乙氧乙烷與二之混合液作為溶劑的情況中，可將二乙氧乙烷與二之混合比設定為9：1。此外，亦可為了於負極表面形成在容許鋰離子之通過的同時亦會抑制多硫化物之通過的被膜，而於電解液L中添加硝酸鋰。
接著，為了確認本發明之效果而進行了實驗。於本實驗中，首先，以下述的方式製成正極P。亦即是，將基體1設為直徑14mm 、厚度0.020mm之Ni箔，於Ni箔1上藉由電子束蒸鍍法以15nm之膜厚形成身為底膜2之Al膜，於Al膜2上藉由電子束蒸鍍法以5nm之膜厚形成身為觸媒層3之Fe膜，而得到正極集電體P1。將所得到的正極集電體P1載置於熱CVD裝置之處理室內，將乙炔200sccm與氮1000sccm供給至處理室內，以作動壓力：1大氣壓、溫度：750℃、成長時間：10分鐘的條件，使奈米碳管4以800μm之長度垂直配向於正極集電體P1表面地成長。藉由於奈米碳管4上配置顆粒狀之硫，並將此配置於管狀爐內，且在Ar環境下以120℃進行加熱5分鐘，來以硫5覆蓋奈米碳管4，而製作出正極P。於此正極P處，奈米碳管4之每單位面積的硫5之重量(含浸量)係為4mg/cm2。將負極N設為直徑 15mm 、厚度0.6mm之金屬鋰，將間隔物S設為聚丙烯製之多孔質膜。使此等正極P與負極N隔著間隔物S而相互對向，於間隔物S與負極N之間配置具有磺基之聚丙烯製不織布F，並於間隔物S保持電解液L，而製作出鋰硫二次電池之硬幣電池。在此，電解液L，係使用使身為電解質之LiTFSI溶解於二乙氧乙烷(DEE)與二(DOL)之混合液(混合比9：1)中，而將濃度調整成1mol/l，並添加了1%之硝酸鋰者。將如此方式製作出的硬幣電池作為發明品。此外，除了取代具有磺基之聚丙烯製不織布F而配置不具有磺基之聚丙烯製不織布以外，以與上述發明品相同的方式，而製作出硬幣電池，將此作為比較品1。進而，除了不配置不織布F以外，以與上述發明品相同的方式，而製作出的硬幣電池，將此作為比較品2。將針對此等發明品及比較品1、2而以放電電流密度為0.5mA/cm2來進行充放電測定後之放電容量維持率(將第2次循環之放電容量設為100%)，分別展示於第3圖中。依據此，可確認到：發明品係較比較品1、2而更可抑制充放電容量的降低。可以推測到，此係因為，藉由具有磺基之聚丙烯製不織布F，係可抑制多硫化物之朝向負極側的擴散之故。另一方面，可確認到：相較於比較品2，比較品1之充放電容量的降低係為更大。可以推測到，此係因為，起因於配置不具有磺基之聚丙烯製不織布而使鋰離子之傳導度降低之故。
以上，雖針對本發明之實施形態進行了說 明，但本發明並不限定於上述形態。鋰硫二次電池的形狀並無特別限定，除上述硬幣電池以外，亦可為鈕扣型、薄片型、層積型、圓筒型等。此外，於上述實施形態中，雖以於間隔物S與負極N之間配置不織布F的情況為例進行了說明，但亦可於間隔物S與正極P之間配置不織布。再者，例如，於對於電解液之硫溶出量為多的情況中，亦可於間隔物S與正極P之間以及間隔物S與負極N之間的雙方皆配置不織布。
B‧‧‧鋰硫二次電池
P‧‧‧正極
F‧‧‧高分子不織布
N‧‧‧負極
L‧‧‧電解液
S‧‧‧間隔物
P1‧‧‧集電體
P2‧‧‧正極活性物質層

Claims (2)

  1. 一種鋰硫二次電池，其係具備有：具有包含硫之正極活性物質的正極、具有包含鋰之負極活性物質的負極、以及配置於正極與負極之間並保持電解液的間隔物，其特徵為，於間隔物與正極之間以及間隔物與負極之間的至少一方，配置具有磺基之高分子不織布。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之鋰硫二次電池，其中，前述正極，係具備有：集電體、與於集電體之表面，配向於與該表面正交的方向上的複數根奈米碳管，且以使於相鄰接之奈米碳管彼此間存在有特定間隙的方式，來以硫覆蓋奈米碳管之各表面而成。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6448352B2 (ja) * 2014-12-18 2019-01-09 株式会社アルバック アルカリ金属−硫黄電池用正極及びこれを備えた二次電池の製造方法
KR101994877B1 (ko) * 2015-06-26 2019-07-01 주식회사 엘지화학 리튬 황 전지 및 이의 제조방법
KR101984724B1 (ko) * 2016-09-09 2019-05-31 주식회사 엘지화학 리튬-황 전지
CN109103418B (zh) * 2018-08-23 2021-04-13 宁德新能源科技有限公司 电极及包含所述电极的电池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5213722A (en) * 1987-11-17 1993-05-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of making a separator material for a storage battery
US6194098B1 (en) * 1998-12-17 2001-02-27 Moltech Corporation Protective coating for separators for electrochemical cells
JP2000268799A (ja) * 1999-03-15 2000-09-29 Mitsubishi Chemicals Corp リチウムイオン二次電池
JP2002025527A (ja) * 2000-07-03 2002-01-25 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解液二次電池
JP3532168B2 (ja) * 2001-06-20 2004-05-31 トーヨーキッチンアンドリビング株式会社 スライドパネル式収納家具
JP2008041606A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質電池用セパレータ及び非水電解質電池
JP2012070184A (ja) 2010-09-22 2012-04-05 Fujitsu Ten Ltd 放送受信装置
US8753772B2 (en) * 2010-10-07 2014-06-17 Battelle Memorial Institute Graphene-sulfur nanocomposites for rechargeable lithium-sulfur battery electrodes
CN103210525B (zh) * 2010-11-26 2015-11-25 株式会社爱发科 锂硫二次电池用正极及其形成方法
FR2977722B1 (fr) * 2011-07-05 2014-03-14 Commissariat Energie Atomique Separateur d'electrodes pour accumulateur au lithium/soufre
JP2013114920A (ja) 2011-11-29 2013-06-10 Toyota Central R&D Labs Inc リチウム硫黄電池
DE102011088910A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Lithium-Schwefel-Zellen-Separator mit Polysulfidsperrschicht
US9093710B2 (en) * 2012-01-18 2015-07-28 E I Du Pont De Nemours And Company Compositions, layerings, electrodes and methods for making
EP2817844A4 (en) * 2012-02-23 2015-08-19 Du Pont COMPOSITIONS, LAYER LAYERS, ELECTRODES AND METHODS OF MAKING THE SAME

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