LiBF4、 LiSOsC的、LiCl〇4、LiS〇3C出、LiB(Ph)4、LiC(S〇2C的)3 和LiN(S〇2C的)2 中的一種或更多種。
[0061] 根據(jù)不同因素，例如電解質(zhì)溶劑混合物的確切組成、鹽的溶解度、溶解的鹽的導(dǎo)電 性、電池的充電和放電條件、工作溫度W及裡電池領(lǐng)域公知的其他因素，裡鹽的濃度可為約 0.2M至2.0M。用于本申請(qǐng)的裡鹽的實(shí)例可包括LiSCN、Li化、LiI、LiPF6、LiBF4、LiS03CF3、 LiCl〇4、LiS〇3C出、LiB(Ph)4、LiC(S〇2C的)3 和LiN(S〇2C的)2 中的一種或更多種。
[0062] 在本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方案中，作為陽極活性材料的裡合金為裡與選自W下 的金屬的合金:Na、K、肺、Cs、F';r、Be、MgXa、S;r、Ba、Ra、A^PISn。
[0063] 在本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方案中，有機(jī)溶劑為單一溶劑或者兩種或更多種溶劑 的混合有機(jī)溶劑。
[0064] 當(dāng)使用兩種或更多種溶劑的混合有機(jī)溶劑時(shí)，優(yōu)選地從弱極性溶劑組、強(qiáng)極性溶 劑組和裡金屬保護(hù)溶劑組中的兩組或更多組中選擇并使用一種或更多種溶劑。
[0065] 弱極性溶劑被定義為介電常數(shù)小于15、能夠溶解芳基化合物、雙環(huán)酸和非環(huán)碳酸 醋中的硫元素的溶劑;強(qiáng)極性溶劑被定義為介電常數(shù)大于15、能夠溶解雙環(huán)碳酸醋、亞諷化 合物、內(nèi)醋化合物、酬化合物、醋化合物、硫酸醋化合物和亞硫酸醋化合物中的裡多硫化物 的溶劑;裡金屬保護(hù)溶劑被定義為充電-放電循環(huán)效率為50%或更大的溶劑，其形成對(duì)裡金 屬穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面(SEI)，例如飽和酸化合物、不飽和酸化合物W及包含N、0、S或其 組合的雜環(huán)化合物。
[0066] 弱極性溶劑的具體實(shí)例包括二甲苯、二甲氧基乙燒、2-甲基四氨巧喃、碳酸二乙 醋、碳酸二甲醋、甲苯、二甲酸、二乙酸、二甘醇二甲酸和四甘醇二甲酸等。
[0067] 強(qiáng)極性溶劑的具體實(shí)例包括六甲基憐酷=胺、丫-下內(nèi)醋、乙臘、碳酸亞乙醋、碳酸 亞丙醋、N-甲基化咯燒酬、3-甲基-2-?惡挫燒酬、二甲基甲酯胺、環(huán)下諷、二甲基乙酷胺、二甲 亞諷、硫酸二甲醋、乙二醇二乙酸醋、亞硫酸二甲醋或乙二醇亞硫酸醋等。
[006引裡保護(hù)溶劑的具體實(shí)例包括四氨巧喃、環(huán)氧乙燒、二氧戊環(huán)、3,5-二甲基異口惡挫、 巧喃、2-甲基巧喃、1，4-哦燒、4-甲基二氧戊環(huán)等。
[0069] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝税ㄑe-硫電池作為單體電池的電池模塊。
[0070] 電池模塊可具體地用作電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 或電力存儲(chǔ)設(shè)備的電源。
[0071] 此外，根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)示例性實(shí)施方案的制備用于裡-硫電池的陰極的方法包括： 形成包含硫-碳復(fù)合物的陰極活性部；W及在陰極活性部的表面的至少一部分上形成陰極 涂層，所述陰極涂層包含含有親水部分和疏水部分的兩親聚合物。
[0072] 根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方案，陰極活性部的形成可使用球磨法或烙體混合 法。
[0073] 根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方案，陰極涂層的形成可使用包含兩親聚合物的組 合物并且可使用浸涂法、模涂法、刮涂法、凹版涂布法或棒涂法，但不限于此。
[0074] 根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方案，基于100重量份的硫-碳復(fù)合物，兩親聚合物 的含量可為0.01重量份至10重量份。
[0075] 根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)示例性實(shí)施方案，包含兩親聚合物的組合物可額外地包含溶 劑，并且基于組合物的總重量，兩親聚合物的含量可為1重量％至30重量％。
[0076] 發(fā)明的實(shí)施例
[0077] 下文中，將參照本申請(qǐng)的實(shí)施例描述本申請(qǐng)，但是提供W下實(shí)施例是用于舉例說 明本申請(qǐng)，并且本申請(qǐng)的范圍不限于此。
[007引 <實(shí)施例〉
[0079] <實(shí)施例1〉
[0080] 使具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電碳與硫W30重量％ :70重量％的比例混合，并通過球磨法制 備硫-碳復(fù)合物。
[0081] 通過將組合物添加到溶劑N-甲基-2-化咯燒酬(NMP)中制備陰極漿料，所述組合物 包含70.0重量％的包含硫-碳復(fù)合物的陰極活性材料、20.0重量％的5啡6'斗(導(dǎo)電材料)和 10.0重量％的?乂〇。(粘合劑），然后通過將該陰極漿料外覆在侶集電體上而制備陰極。
[0082] 使用W5重量％的量溶解于去離子水中的水性聚乙締化咯燒酬(PVP)溶液并涂覆 在陰極上。
[0083] 通過W下方法制備裡-硫電池:使用厚度為約150WI1的裡錐作為陽極和其中溶解有IMLiN(C的S化)2的二甲氧基乙燒和二氧戊環(huán)的混合電解質(zhì)溶液(體積比為5:5)作為電解質(zhì) 溶液，并且使用16微米的聚締控作為隔板。
[0084] <比較例1〉
[0085]W與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行本實(shí)施例，不同之處在于將5重量％的聚乙締基化咯 燒酬(PVP)添加至陰極漿料中代替在實(shí)施例1中的在陰極上外覆聚乙締基化咯燒酬(PVP)水 性溶液的方法。
[00化] < 比較例2〉
[0087] W與實(shí)施例I相同的方式進(jìn)行本實(shí)施例，不同之處在于不包括實(shí)施例I中的在陰極 上涂覆聚乙締基化咯燒酬(PVP)水性溶液的過程。
[0088] <實(shí)驗(yàn)實(shí)施例〉
[0089] 對(duì)于在實(shí)施例IW及比較例1和2中制備的裡-硫電池，使用充電和放電測(cè)量設(shè)備來 測(cè)試充電和放電特性的變化。對(duì)于所得到的電池，通過在0.1C/0.1C的充電/放電、0.2C/ 0.2C的充電/放電和0.5C/0.5C的充電/放電下各自重復(fù)50次充電和放電循環(huán)來測(cè)量首次放 電容量和每次循環(huán)的放電容量，并且結(jié)果示于下表1和表2W及圖2和圖3中。更具體地，下圖 2是示出了實(shí)施例IW及比較例1和2中裡-硫電池的首次充電容量的圖，并且下圖3是示出了 實(shí)施例IW及比較例1和2中裡-硫電池各循環(huán)的放電容量的圖。
[0094]如結(jié)果所示，根據(jù)本申請(qǐng)，通過在包含硫-碳復(fù)合物的陰極活性部的表面的至少一 部分上設(shè)置外涂層，所述外涂層包含含有親水部分和疏水部分的兩親聚合物，可使兩親聚 合物與在放電期間產(chǎn)生的裡多硫化物結(jié)合，并因此可W抑制裡多硫化物溶解到電解質(zhì)溶液 中的現(xiàn)象，從而改善裡-硫電池的循環(huán)特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于鋰-硫電池的陰極，其包括： 包含硫-碳復(fù)合物的陰極活性部；以及 設(shè)置在所述陰極活性部的表面的至少一部分上的陰極涂層，所述陰極涂層包含含有親 水部分和疏水部分的兩親聚合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中所述兩親聚合物包括選自聚乙烯 吡咯烷酮(PVP)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、及其共聚物中的一種或更多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中所述兩親聚合物的疏水部分取向 為朝向所述硫-碳復(fù)合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中基于100重量份的所述陰極活性 部的所述硫-碳復(fù)合物，所述兩親聚合物的含量為0.01重量份至10重量份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中所述陰極涂層包括孔，并且 所述孔的平均直徑為lnm至ΙΟμπ?ο6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中基于所述用于鋰-硫電池的陰極 的總體積，所述陰極涂層的孔隙率為50%至95%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中所述陰極涂層的厚度為10nm至1μ m〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中將所述陰極涂層設(shè)置在所述陰極 活性部的整個(gè)表面部分上。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中所述硫-碳復(fù)合物通過將硫顆粒 施用在多孔碳上而形成。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中所述硫-碳復(fù)合物通過溶解硫顆 粒以及使所述硫顆粒與碳混合而形成。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰-硫電池的陰極，其中所述陰極活性部還包含選自過 渡金屬元素、第ΠΙΑ族元素、第IVA族元素、這些元素的硫化物以及這些元素和硫的合金中 的一種或更多種添加劑。12. -種鋰-硫電池，其包括： 包含鋰金屬或鋰合金作為陽極活性材料的陽極； 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的用于鋰-硫電池的陰極； 設(shè)置在所述陰極和所述陽極之間的隔板；以及 浸入所述陽極、所述陰極和所述隔板中并且包含鋰鹽和有機(jī)溶劑的電解質(zhì)。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰-硫電池，其中所述鋰鹽為選自LiSCN、LiBr、LiI、LiPF6、 1^8卩4、1^5〇3〇卩3、1^(：1〇4、1^5〇3〇13、1^8(?11)4、1^(：(5〇2〇卩3)3和1^~(5〇2〇卩3)2中的一種或更多 種。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰-硫電池，其中所述鋰合金是鋰與選自以下金屬的合金： Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、A]^PISn。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰-硫電池，其中所述有機(jī)溶劑為單一溶劑，或者兩種或更 多種溶劑的混合有機(jī)溶劑。16. -種電池模塊，其包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰-硫電池作為單體電池。17. -種制備用于鋰-硫電池的陰極的方法，所述方法包括： 形成包含硫-碳復(fù)合物的陰極活性部；以及 在所述陰極活性部的表面的至少一部分上形成陰極涂層，所述陰極涂層包含含有親水 部分和疏水部分的兩親聚合物。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中形成所述陰極涂層使用包含所述兩親聚合物的 組合物，和 使用浸涂法、模涂法、刮涂法、凹版涂布法或棒涂法。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中包含所述兩親聚合物的所述組合物還包含溶劑， 并且 基于所述組合物的總重量，所述兩親聚合物的含量是1重量％至30重量％。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于鋰-硫電池的陰極及其制造方法。更具體地，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于鋰-硫電池的陰極包括：包含硫-碳復(fù)合物的陰極活性部；以及設(shè)置在陰極活性部的表面的至少一部分上的陰極涂層膜，所述陰極涂層膜包含具有親水部分和疏水部分的兩親聚合物。
【IPC分類】H01M4/136, H01M4/1397, H01M10/05
【公開號(hào)】CN105431969
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480043096
【發(fā)明人】孫炳國(guó), 張民哲, 金珉鋤, 成多榮, 李升昊
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社Lg化學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2014年7月8日
【公告號(hào)】EP3018736A1, US20160164103, WO2015016496A1