CN109768323B - 一种全固态锂金属-硫电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全固态锂金属‑硫电池及其制备方法。目前全固态锂金属‑硫电池,存在着固体电解质与正负极接触电阻大、固体电解质过厚、固体电解质批量生产困难等缺点。本发明的全固态锂金属‑硫电池使用的电解质为双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质;硫正极的材料包括硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯;硫正极极片表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚;锂金属负极表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚。本发明的薄膜型复合固体电解质可以避免硫正极的“穿梭效应”,制备的全固态锂金属‑硫电池具有较高的循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域,具体地说是一种全固态锂金属-硫电池及其制备方法。
背景技术
根据我国《节能与新能源汽车技术路线图》,2020年动力型锂离子电池比能量达到300Wh/Kg;到了2030年,比能量要达到500Wh/Kg,而常规的商业型锂离子电池在达到300Wh/kg后,基本上到达了目前材料所限的理论天花板,进一步的提高锂离子电池的比能量不仅很困难而且极不安全。只有另立炉灶,彻底革新锂离子电池的旧有框架以及相应的电池材料才有可能在保证安全的前提下大幅度的改善锂电池的比能量。目前锂金属-硫电池受到了业内的广泛关注,原因在于锂金属负极以及单质硫正极都具有极高的理论比容量,业内普遍认为,锂金属-硫电池的比能量有望超过500Wh/kg。但是使用液态电解质的锂金属-硫电池面临两大难以克服的困难。第一,在充电过程中,锂以枝晶的方式沉积于锂金属负极表面,容易刺穿隔膜导致电池的短路,存在着严重的安全隐患。第二,在放电过程中,硫与锂离子发生反应形成多硫化物小分子,这些多硫化物小分子易溶解于电解液中,随后随电解液扩散至负极一侧与锂金属发生副反应,不仅消耗了正负极的活性物质,最重要的是在锂金属表面形成一层锂离子电导率极低的Li2S,从而导致负极的失效,这就是锂金属-硫电池著名的“穿梭效应”。为了彻底解决这两个难题,使用具有高杨氏模量以及不溶解多硫化物小分子的固体电解质,来取代目前锂-硫电池中的液态电解质,是一种极具现实意义的思路。
尽管如此,目前全固态锂金属-硫电池也存在着固体电解质与正负极接触电阻大、固体电解质过厚、固体电解质批量生产困难等缺点。所以开发一种薄膜型的固体电解质,且具有对正负极润湿性好、成本低、批量生产容易的优点,将具有广阔的应用前景和重大的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有全固态锂金属-硫电池存在的问题,提供一种使用新型薄膜型复合固体电解质的全固态锂金属-硫电池。
为此,本发明采用的技术方案为:一种全固态锂金属-硫电池,其使用的电解质为双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质;硫正极的材料包括硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯;硫正极极片表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚;锂金属负极表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚。
本发明的薄膜型复合固体电解质,具有离子电导率高、电化学窗口宽;对锂金属负极循环稳定,对正负极有良好的润湿效果,对正负极接触电阻小;本发明的薄膜型复合固体电解质可以避免硫正极的“穿梭效应”,制备的全固态锂金属-硫电池具有较高的循环稳定性;本发明的全固态锂金属-硫电池具有电池内阻低、比容量高等优点。
作为上述全固态锂金属-硫电池的补充,双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质中,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1,使用锂离子电池隔膜作为基底,所述的导锂聚合物电解质包覆在锂离子电池隔膜表面。
作为上述全固态锂金属-硫电池的补充,所述的硫正极由硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯组成,其中,硫含量50wt-70wt%,作为正极活性物质;纳米氧化镁2wt-5wt%,作为多硫化物的吸附剂;碳纳米管5wt-10wt%,科琴黑10wt-20wt%,作为导电网络和导电剂;聚氧化乙烯10wt-20wt%,作为粘结剂。
作为上述全固态锂金属-硫电池的补充,硫正极极片表面和锂金属负极表面涂布的双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1。
本发明的另一目的是提供一种全固态锂金属-硫电池的制备方法,其包括步骤:1)在惰性气氛保护下,以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯和四乙二醇二甲醚为原料,溶解于乙腈中配置稀溶液,然后在锂离子电池隔膜表面双面涂布,随后干燥;2)在惰性气氛保护下,将上述稀溶液均匀涂覆在硫正极极片上,抽真空使稀溶液渗入硫正极微孔中,随后干燥;3)在惰性气氛保护下,将上述稀溶液涂布锂金属负极表面,随后干燥。
本发明全固态锂金属-硫电池的制备方法,具有制备工艺简单、成本低,适合于大规模工业化生产等优点。
作为上述制备方法的补充,步骤1)和2)中,所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛,惰性气氛中的水含量小于1ppm,氧含量小于1ppm;步骤3)中,所述惰性气氛为氩气气氛,惰性气氛中的水含量小于1ppm,氧含量小于1ppm。
作为上述制备方法的补充,涂布在锂离子电池隔膜表面的稀溶液中,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1;双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚的总质量分数在5wt%以内。
作为上述制备方法的补充,涂布在硫正极极片表面和锂金属负极表面的稀溶液中,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1;双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚的总质量分数在5wt%以内。
作为上述制备方法的补充,所述的硫正极由硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯组成,其中,硫含量50wt-70wt%,作为正极活性物质;纳米氧化镁2wt-5wt%,作为多硫化物的吸附剂;碳纳米管5wt-10wt%,科琴黑10wt-20wt%,作为导电网络和导电剂;聚氧化乙烯10wt-20wt%,作为粘结剂。
作为上述制备方法的补充,硫正极的制备方法如下:将硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯为原料,以N-甲基吡络烷酮作为溶剂配置浆料,随后机械搅拌制得均匀浆料,涂布于铝箔表面,真空干燥除去N-甲基吡咯烷酮;随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯和四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,随后在惰性气氛中将此稀溶液涂覆于硫正极极片表面,随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中,最后干燥。
本发明具有的有益效果如下:本发明的薄膜型复合固体电解质可以避免硫正极的“穿梭效应”,制备的全固态锂金属-硫电池具有较高的循环稳定性;本发明的全固态锂金属-硫电池具有电池内阻低、比容量高等优点。本发明全固态锂金属-硫电池的制备方法,具有制备工艺简单、成本低,适合于大规模工业化生产等优点。
附图说明
图1(a)和(b)为本发明实施例1中商业型锂离子电池隔膜和双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质的光学显微镜照片;图1(c)和(d)为本发明实施例1中硫正极及粘附薄膜型复合固体电解质的硫正极的扫描电子显微镜图片。
图2(a)为本发明实施例1中全固态锂金属-硫电池的室温下阻抗谱图;图2(b)为全固态锂金属-硫电池在室温下的充放电图,倍率为0.1C;图2(c)和(d)则为全固态锂金属-硫电池在室温下的充放电的容量和库伦效率汇总;
图3(a)为本发明实施例2中全固态锂金属-硫电池在室温下的充放电图,倍率为0.2C;图3(b)和(c)则为全固态锂金属-硫电池在室温下的充放电的容量和库伦效率汇总;
图4(a)为本发明实施例3中全固态锂金属-硫电池在40℃下的充放电图,倍率为0.1C;图4(b)则为全固态锂金属-硫电池在室温下的充放电的容量汇总;
图5(a)为本发明对比例1中全固态锂金属-硫电池的室温下阻抗谱图;图5(b)为全固态锂金属-硫电池在室温下的充放电图,倍率为0.1C;
图6为本发明对比例2中使用液态电解质的锂金属-硫电池在室温下的充放电图,倍率为0.1C。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。
实施例1
以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯、四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,其中双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1。在隔膜表面双面涂布,抽真空并60℃下干燥1小时。
将升华硫粉、纳米氧化镁粉、碳纳米管、科琴黑、聚氧化乙烯为原料,以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂配置浆料,随后机械搅拌24小时制得均匀浆料,然后涂布于铝箔表面,60℃下真空干燥24小时除去N-甲基吡络烷酮。随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯、四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,随后在惰性气氛中将此稀溶液涂布于正极极片表面,随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中,最后60℃下干燥1小时。在锂金属负极表面涂布一层上述稀溶液,随后60℃下干燥1小时最后装配成锂-硫扣式电池(CR2032),测试电池内阻以及循环效率。
图1a为商业型锂离子电池隔膜的光学显微镜拍摄的照片,图1b为本实施例制备的双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型固体电解质光学显微镜拍得图片,从图中可以看出有一层聚合物粘附于锂离子电池隔膜上。图1c为本实施例制备的硫正极的扫描电子显微镜图片,而图1d则为本实施例中已经粘附双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚的硫正极的扫描电子显微镜图片,清楚的可以看到聚合物电解质在正极极片的表面。
图2a为本实施例制备的全固态锂金属-硫扣式电池室温下的阻抗谱图,其中半圆与x轴的截距为58.6Ω,代表的是薄膜型固体电解质的电阻;半圆的直径代表的是固体电解质与正负极的接触电阻总和,总电阻约为260Ω,从图中可以看出无论是固体电解质的电阻还是接触电阻都比较小,也表明固体电解质薄膜与正负极的润湿性较好。图2b为本实施例制备的全固态锂金属-硫扣式电池室温下的充放电曲线,充放电的倍率为0.1C,图2c显示每一圈的充放电容量的汇总,图2d则为相应的每一圈的库伦效率的汇总。首圈充电容量为550mAh/gS,放电容量为460mAh/gS;在50圈后,充电容量约为420mAh/gS,放电容量约为335mAh/gS。
实施例2
以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯、四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,其中双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1。在隔膜表面双面涂布,抽真空并60℃下干燥1小时。
将升华硫粉、纳米氧化镁粉、碳纳米管、科琴黑、聚氧化乙烯为原料,以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂配置浆料,随后机械搅拌24小时制得均匀浆料,然后涂布于铝箔表面,60℃下真空干燥24小时除去N-甲基吡络烷酮。随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯、四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,随后在惰性气氛中将此稀溶液涂布于正极极片表面,随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中,最后60℃下干燥1小时。在锂金属负极表面涂布一层上述稀溶液,随后60℃下干燥1小时,最后装配成锂-硫扣式电池(CR2032),测试电池内阻以及循环效率。
图3a为本实施例制备的全固态锂金属-硫扣式电池室温下的充放电曲线,充放电的倍率为0.2C,图3b显示每一圈的充放电容量的汇总,图3c则为相应的每一圈的库伦效率的汇总。首圈充电容量为419mAh/gS,放电容量为361mAh/gS;在100圈后,充电容量约为343mAh/gS,放电容量约为293mAh/gS。
实施例3
以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯、四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,其中双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1。在隔膜表面双面涂布,抽真空并60℃下干燥1小时。
将升华硫粉、纳米氧化镁粉、碳纳米管、科琴黑、聚氧化乙烯为原料,以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂配置浆料,随后机械搅拌24小时制得均匀浆料,然后涂布于铝箔表面,60℃下真空干燥24小时除去N-甲基吡络烷酮。随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯、四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,随后在惰性气氛中将此稀溶液涂布于正极极片表面,随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中,最后60℃下干燥1小时。在锂金属负极表面涂布一层上述稀溶液,随后60℃下干燥1小时最后装配成锂-硫扣式电池(CR2032),测试电池内阻以及循环效率。
图4a为本实施例制备的全固态锂金属-硫扣式电池40℃下的充放电曲线,充放电的倍率为0.1C,图4b显示每一圈的充放电容量的汇总。首圈充电容量为795mAh/gS,放电容量为662mAh/gS;在12圈后,充电容量约为778mAh/gS,放电容量约为620mAh/gS,几乎没有衰减。
对比例1
以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,无四乙二醇二甲醚作塑化剂,其中双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5。在隔膜表面双面涂布,抽真空并60℃下干燥1小时。
将升华硫粉、纳米氧化镁粉、碳纳米管、科琴黑、聚氧化乙烯为原料,以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂配置浆料,随后机械搅拌24小时制得均匀浆料,然后涂布于铝箔表面,60℃下真空干燥24小时除去N-甲基吡络烷酮。随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,随后在惰性气氛中将此稀溶液涂布于正极极片表面,随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中,最后60℃下干燥1小时。在锂金属负极表面涂布一层上述稀溶液,随后60℃下干燥1小时最后装配成锂-硫扣式电池(CR2032),测试电池内阻以及循环效率。
图5a为本实施例制备的全固态锂金属-硫扣式电池室温下的阻抗谱图,其中半圆与x轴的截距为140Ω,代表的是薄膜型固体电解质的电阻;半圆的直径代表的是固体电解质与正负极的接触电阻总和,电阻约为700Ω,从图中可以看出无论是固体电解质的电阻还是接触电阻都比较大,也表明固体电解质薄膜与正负极的润湿性很差。图5b为本实施例制备的全固态锂金属-硫扣式电池室温下的充放电曲线,充放电的倍率为0.1C。首圈充电容量为150mAh/gS,放电容量为96mAh/gS;在40圈后,充电容量约为79mAh/gS,放电容量约为73mAh/gS,总体容量发挥都很差。
对比例2
以双三氟甲基磺酰亚胺锂为溶质,溶解于乙二醇二甲醚溶剂中,在惰性气氛中,配置成1摩尔每升的液态型电解液。将升华硫粉、纳米氧化镁粉、碳纳米管、科琴黑、聚氧化乙烯为原料,以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂配置浆料,随后机械搅拌24小时制得均匀浆料,然后涂布于铝箔表面,60℃下真空干燥24小时除去N-甲基吡络烷酮。随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,随后在惰性气氛中将此稀溶液涂布于正极极片表面,随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中,最后60℃下干燥1小时。在锂金属负极表面涂布一层上述稀溶液,随后60℃下干燥1小时最后装配成锂-硫扣式电池(CR2032),测试电池内阻以及循环效率。
图6为本实施例制备的使用液态电解质的锂金属-硫扣式电池室温下的充放电曲线,充放电的倍率为0.1C。首圈充电容量为1107mAh/gS,放电容量为756mAh/gS;在10圈后,充电容量约为464mAh/gS,放电容量约为217mAh/gS,总体容量衰减的非常的快,原因在于使用液态型电解液存在着穿梭效应。
Claims (8)
1.一种全固态锂金属-硫电池的制备方法,所述的全固态锂金属-硫电池使用的电解质为双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质;硫正极的材料包括硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯;硫正极极片表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚;锂金属负极表面涂布双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚;其特征在于,
所述全固态锂金属-硫电池的制备方法,包括步骤:1)在惰性气氛保护下,以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯和四乙二醇二甲醚为原料,溶解于乙腈中配置稀溶液,然后在锂离子电池隔膜表面双面涂布,随后干燥;2)在惰性气氛保护下,将上述稀溶液均匀涂覆在硫正极极片上,抽真空使稀溶液渗入硫正极微孔中,随后干燥;3)在惰性气氛保护下,将上述稀溶液涂布锂金属负极表面,随后干燥。
2.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法,其特征在于,双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚@锂离子电池隔膜的薄膜型复合固体电解质中,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1,使用锂离子电池隔膜作为基底,锂离子电池隔膜表面包覆导锂聚合物电解质。
3.根据权利要求1或2所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法,其特征在于,硫正极极片表面和锂金属负极表面涂布的双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法,其特征在于,步骤1)和2)中,所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛,惰性气氛中的水含量小于1ppm,氧含量小于1ppm;步骤3)中,所述惰性气氛为氩气气氛,惰性气氛中的水含量小于1ppm,氧含量小于1ppm。
5.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法,其特征在于,涂布在锂离子电池隔膜表面的稀溶液中,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:5,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1;双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚的总质量分数≤5wt%。
6.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法,其特征在于,涂布在硫正极极片表面和锂金属负极表面的稀溶液中,双三氟甲基磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯的单体摩尔比为1:1,双三氟甲基磺酰亚胺锂-聚氧化乙烯与四乙二醇二甲醚的质量比为1:1;双三氟甲基磺酰亚胺锂/聚氧化乙烯/四乙二醇二甲醚的总质量分数≤5wt%。
7.根据权利要求1所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法,其特征在于,所述的硫正极由硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯组成,其中,硫含量50wt-70wt%,作为正极活性物质;纳米氧化镁2wt-5wt%,作为多硫化物的吸附剂;碳纳米管5wt-10wt%,科琴黑10wt-20wt%,作为导电网络和导电剂;聚氧化乙烯10wt-20wt%,作为粘结剂。
8.根据权利要求7所述的全固态锂金属-硫电池的制备方法,其特征在于,硫正极的制备方法如下:将硫粉、纳米氧化镁、碳纳米管、科琴黑和聚氧化乙烯为原料,以N-甲基吡络烷酮作为溶剂配置浆料,随后机械搅拌制得均匀浆料,涂布于铝箔表面,真空干燥除去N-甲基吡咯烷酮;随后以双三氟甲基磺酰亚胺锂、聚氧化乙烯和四乙二醇二甲醚为原料,以乙腈为有机溶剂,在惰性气氛中配置成稀溶液,随后在惰性气氛中将此稀溶液涂覆于硫正极极片表面,随后抽真空以利于稀溶液渗透进正极极片表面孔隙中,最后干燥。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101369675A (zh) * | 2008-09-23 | 2009-02-18 | 天津力神电池股份有限公司 | 聚合物锂离子电池的制造方法 |
CN102208680A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-10-05 | 中国东方电气集团有限公司 | 凝胶电解质及其制备方法、和相应的正极、锂硫电池 |
CN102496736A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-13 | 瑞声新能源发展(常州)有限公司 | 锂-硫二次电池用全固态聚合物电解质及其制备方法 |
CN106415908A (zh) * | 2014-06-17 | 2017-02-15 | 美敦力公司 | 用于电池的半固体电解质 |
CN107645014A (zh) * | 2014-01-02 | 2018-01-30 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 电池 |
CN108063278A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-22 | 浙江衡远新能源科技有限公司 | 一种全固态锂离子电池及其制备方法 |
CN108933284A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 北京师范大学 | 一种柔性全固态锂离子二次电池及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4874868B2 (ja) * | 2007-05-23 | 2012-02-15 | ソニー株式会社 | ゲル状電解質二次電池 |
WO2011028804A2 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-10 | Ut-Battelle, Llc | Sulfur-carbon nanocomposites and their application as cathode materials in lithium-sulfur batteries |
CN105140449A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-09 | 中国人民解放军63971部队 | 一种保护锂硫电池负极的方法 |
US10770721B2 (en) * | 2017-04-10 | 2020-09-08 | Global Graphene Group, Inc. | Lithium metal secondary battery containing anode-protecting polymer layer and manufacturing method |
CN108933274A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种锂硫电池电解质及其应用 |
-
2018
- 2018-12-05 CN CN201811482611.9A patent/CN109768323B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101369675A (zh) * | 2008-09-23 | 2009-02-18 | 天津力神电池股份有限公司 | 聚合物锂离子电池的制造方法 |
CN102208680A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-10-05 | 中国东方电气集团有限公司 | 凝胶电解质及其制备方法、和相应的正极、锂硫电池 |
CN102496736A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-13 | 瑞声新能源发展(常州)有限公司 | 锂-硫二次电池用全固态聚合物电解质及其制备方法 |
CN107645014A (zh) * | 2014-01-02 | 2018-01-30 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 电池 |
CN106415908A (zh) * | 2014-06-17 | 2017-02-15 | 美敦力公司 | 用于电池的半固体电解质 |
CN108933284A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 北京师范大学 | 一种柔性全固态锂离子二次电池及其制备方法 |
CN108063278A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-22 | 浙江衡远新能源科技有限公司 | 一种全固态锂离子电池及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Preparation and electrochemical properties of lithium-sulfur polymer batteries;Byoung Ho Jeon, et al;《Journal of Power Sources》;20020524;第109卷(第1期);第89-97页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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