高比能鋰硫電池檢視原始碼討論檢視歷史

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高比能鋰硫電池相關專利針對鋰硫電池正極活性材料硫含量低、利用率低以及多硫離子溶解擴散、活性物質流失及產物不均勻沉積、容量衰減快等問題,提出多級結構的含硫複合材料構建技術方案，改善了碳與硫材料的微觀分散均勻性，完善了材料導電網絡，留出硫材料溶解和膨脹空間，解決了單質硫的活性差、循環穩定性低的技術難題，可實現材料硫含量大於88%條件下放電比容量1200mAh/g以上。將硫材料與具有協同效應的電化學活性氟化碳材料複合製備雙活性正極材料，採用申極執自造孔技術對電極造孔，解決了高單位面積硫載量下電極的放電活性難題，提高了電極傳荷、傳質能力，電池比能量達到480Wh/kg以上。

二、技術要點

（解決的技術難題、技術指標等）

基於相關專利的高比能鋰硫電池，主要技術優勢和性能指標如下：

主要技術優勢

突破高硫含量多級結構硫碳複合材料、高傳荷傳質能力、高硫載量電極構建等關鍵技術。高性能硫碳複合材料含硫量大於88％，極片硫載量大於6mgcm的條件下，放電比容量大於1200mAh/g。

主要性能指標

(1)能量型鋰硫電池

容量：≥5Ah；比能量：≥480Wh/kg＠0.05C；循環壽命：≥20次。

(2)壽命能鋰疏電池

容量：≥5Ah；比能量：≥330Wh/kg＠0.1C；循環壽命：≥100次(60％D0D)。

三、成果形式

（專利、著作權、新產品、新技術等）

7項專利包括：

(1)ZL201210371108.2一種鋰硫電池的正極活性材料及其製備方法

本發明公開了一種鋰硫電池的正極活性材料及其製備方法，其包含：步驟1，將ZnO納米粒子分散到聚丙烯酰胺溶液中，乾燥，得到ZnO納米粒子/聚丙烯酰胺複合材料；在惰性氣氛保護下，高溫碳化得到ZnO納米粒子/碳複合材料；步驟2，將ZnO納米粒子/碳複合材料加入到鹼金屬硫化物溶液中攪拌，反應完全後洗滌，過濾，得到ZnS納米粒子/碳複合材料；步驟3，通過氧化劑使ZnS納米粒子/碳複合材料中的ZnS轉化為S，洗滌、乾燥，即得到納米硫粒子/碳複合材料。本發明提出的鋰硫電池正極活性材料的製備方法，在納米孔碳製備過程中孔內模板原位轉化為納米硫粒子，縮短了碳硫複合材料的工藝製程，且使納米硫粒子均勻地分散在納米孔碳的孔內，真正實現納米孔儲硫。

(2)ZL201210371963.3一種鋰硫電池用正極材料製備方法

本發明公開了本發明提供了一種鋰硫電池用正極材料的製備方法，其包含：步驟1，將單質硫與有機溶劑混合均勻使得單質硫完全溶解，得到硫-有機溶液，該有機溶劑選擇二硫化碳、甲苯、環己烷和正辛烷中的任意一種以上；步驟2，將碳材料加入硫-有機溶液中，攪拌均勻，待溶劑去除後，即得到出硫/碳複合材料，該碳材料選擇活性炭、介孔碳、碳黑、碳納米管、石墨烯中的任意一種以上或酸化後的活性炭、介孔碳、碳黑、碳納米管、石墨烯中的任意一種以上。

(3)ZL201310436527.4一種二次鋰硫電池單質硫正極及其製備方法

本發明提供了一種二次鋰硫電池單質硫正極及其製備方法，該方法包括：步驟1，將升華硫溶於易揮發溶劑中，配置硫溶液；步驟2，將複合導電劑分散於粘結劑PVDF的NMP溶液中，攪拌，製備出分散良好的前期漿料；步驟3，將硫溶液滴加到該前期漿料中，繼續攪拌；步驟4，將密閉容器敞口，繼續攪拌0.5～1小時，得到硫碳分散均勻的漿料；步驟5，將該漿料塗敷於集流體上；步驟6，真空烘乾後沖片;其中，升華硫：導電劑：粘結劑的用量比例按照質量比40～80：50～10：10。

(4)ZL201310666223.7含硫複合正極，及其製備方法以及以其為正極的鋰硫電池

本發明涉及一種鋰硫電池用含硫複合正極的製備方法及採用該複合正極的鋰硫電池。本發明在硫正極加工過程中加入具有電化學活性的氟化碳添加劑，製備複合硫正極，提高高載量硫正極的電化學活性，提高鋰硫電池首次放電比能量。其中活性添加劑氟化碳占總活性物質的質量比為20%~50%。本發明提出的含硫複合正極的製備方法，由於活性添加劑氟化碳放電產物中含有碳，可改善後續硫材料放電過程中的導電性，以使高載量硫正極正常放電；另一方面，氟化碳具有電化學活性，不影響放電容量，同時提高了正極的放電電壓，有利於提高鋰硫電池特別是鋰硫原電池的首次放電比能量。

(5)ZL201410731021.0一種具有多級結構的含硫正極材料、其製備方法及其用途

(6)ZL201410733795.7一種用於鋰硫電池的多孔硫正極、其製備方法及鋰硫電池

(7)ZL201120554995.8全密封自動激活式鋰硫電池組"

四、應用領域及應用場景

儲能

五、當前應用成效

該高比能鋰硫電池已完成工程樣機研製，技術成熟度達到TRL5級。

六、應用推廣的領域和場景

可用於太陽能無人機、無人裝備、電動汽車等領域。

七、應用推廣的價值和前景

（產業帶動能力、效率提升能力、市場規模等）

有望促進儲能領域技術的更新換代，從而促進儲能產業的升級發展。

八、技術優化的方向和途徑

本發明所提出的硫/碳複合材料是將導電性較好的碳材料包覆在硫顆粒上，與純的單質硫正極材料相比，首次放電比容量和循環性能都有效改善，而且，製備工藝簡單，時間短，能耗低，易於規模化生產。

製備出硫碳分散均勻、緊密連接的漿料為塗層，從而得到易粘結、面密度大的電極極片，製備方法簡單、硫碳分散均勻、高載量、單質硫利用率高。