CN1339837A - 锂－硫电池用的正极活性材料组合物及用该材料构成的锂－硫电池 - Google Patents

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Abstract

用于锂－硫电池的正极活性材料组合物,包括正极活性材料、导电剂、硫的溶解度等于或低于50mM的有机混合溶剂,和能溶解在有机混合溶剂中的粘合剂。

Description

锂-硫电池用的正极活性材料组合物 及用该材料构成的锂-硫电池
该申请基于分别于2000年8月17日和2000年12月14日在韩国工业产权署申请的韩国专利申请No.00-47347和No.00-76694，引入这些内容作为参考。
                  技术领域
本发明涉及锂-硫电池用正极活性材料组合物及用该材料构成的锂-硫电池，更具体地，涉及与集电器粘合良好，并能提供表现出良好的循环寿命特性的锂-硫电池的正极活性材料组合物。
                  背景技术
随着电子学技术的迅猛发展，包括笔记本电脑和移动通讯设备的各种手提式电子设备近年来得到日益广泛的应用。特别是由于手提式电子设备变得更小、更轻和更薄，对高能量密度电池的需求也日益增长。也更需要廉价、安全和环保的电池。
锂-硫电池是满足这些要求的有吸引力的候选电池，因为硫是廉价和环保的，且表现出良好的能量密度，其中锂的理论单位重量电容为3830mAh/g，硫的理论单位重量电容为1675mAh/g。
锂-硫二次电池采用具有硫-硫键的硫基化合物作为正极活性材料，用锂金属或碳基化合物作为负极活性材料。发生嵌入化学(intercalationchemistry)的碳基化合物包括石墨、石墨嵌入化合物、含碳材料和***锂的含碳材料。通过放电(电化学还原)，硫-硫键断裂，使S的氧化数减少，通过充电(电化学氧化)，硫-硫键形成，使S的氧化数增加。
锂-硫电池的缺点是正极活性材料的放电产物(多硫化锂等)会溶解在电解液溶剂中，并从正电极扩散开。这一点就使电池性能变差，如容量低和循环寿命特性差。
解决溶解问题的一个尝试是由Chu等提出的固态或凝胶态正电极(美国专利No.5523179及相关的部分继续申请)，或称为“catholyte”的液态电极(美国专利No.6030720)。
另一个尝试是硫活性材料通过用电活性过渡金属硫属化物覆盖电活性含硫材料获得(美国专利No.5919587，Skotheim等)。在该方法中，将电活性含硫材料加入电活性过渡金属硫属化物溶液中，然后加入导电剂，制备正极活性材料组合物。然后将正极活性材料组合物涂覆在集电器上。过渡金属硫属化物有效包敷或嵌入电活性含硫材料，并从化学和静电嵌入，从而阻滞电化学含硫材料向集电器的转移。然而，过渡金属硫属化物的效果并不令人满意。美国专利No.5961672(Moltech)提供了沉积锂的稳定膜阳极，以改善循环寿命特性和安全性。此处该专利公开了用作粘合剂的TEFLONTM(PTFE-K30，Dupont)对电池特性的影响。
然而，对用于正电极组合物的粘合剂的研究还很少，该粘合剂对硫的利用和锂硫电池的循环寿命都很关键。
                发明内容
本发明一个目的是提供锂-硫电池用正极活性材料组合物，包括其溶剂不溶解或轻微溶解正极活性材料硫的一种或多种粘合剂聚合物。
另一个目的是提供锂-硫电池用正极活性材料组合物，包括当其通过正电极和负电极之间的液态或凝胶电解液润湿时变成离子导电的一种或多种粘合剂聚合物。
还有一个目的是提供用这种正极活性材料组合物构成的锂-硫电池。
本发明的其他目的和优点将在后续描述中部分提出，并从描述中部分明确，或通过本发明的实践获得。
上述目的和其他目的可通过提供包括正极活性材料、粘合剂、导电剂和有机混合溶剂的锂-硫电池用的正极活性材料组合物来达到。有机混合溶剂将具有低的硫溶解度，优选的具有等于或低于50mM的硫溶解度。粘合剂包括至少一种能溶解在有机混合溶剂中的聚合物。
该聚合物可以是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种，有机混合溶剂可以是二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈。优选的，如果聚合物采用聚偏二氟乙烯，就用二甲基甲酰胺作有机混合溶剂；如果聚合物采用聚乙烯吡咯烷酮，就用异丙醇作有机混合溶剂；而如果聚合物采用聚乙酸乙烯酯，就用乙腈作有机混合溶剂。
粘合剂还可以包括选自聚环氧乙烷或聚环氧丙烷的至少一种氧化聚合物(oxide polymer)，能溶解氧化聚合物的有机混合溶剂可以是1，3-二氧戊环或乙腈。
为达到这些目的或其他目的，本发明提供了包括正电极、负电极和电解液的锂-硫电池。正电极由该组合物制得，并包含包括硫基化合物的正极活性材料、粘合剂和导电剂。负电极包括负极活性材料，该材料选自其中的锂可逆地发生嵌入的材料、与锂可逆地反应形成化合物的材料、锂金属或锂合金。电解液包括锂盐和电解液溶剂。
                附图说明
当参照以下详细描述，并与附图结合考虑时，将更容易、更全面地理解本发明和本发明的许多附带优点，其中：
图1是表示本发明实施例1到5的锂-硫电池的循环寿命的曲线图；和
图2是表示本发明实施例1到3和实施例6到8的锂-硫电池的循环寿命的曲线图。
            本发明详细描述
本发明涉及一种或多种粘合剂聚合物及其有机混合溶剂。
正电极通过将正极活性材料、粘合剂和导电剂在有机混合溶剂中混合制备正极活性材料组合物，将该组合物涂覆在集电器上，并干燥有机混合溶剂来制造。
粘合剂将正极活性材料和导电剂牢固地粘结在集电器上，并增强正电极的机械完整性。对用于锂-硫电池的粘合剂的要求是在有机混合溶剂中良好的溶解度，在正极活性材料和导电剂间形成导电网的良好能力。另外，还要求粘合剂能在电解液溶剂中润湿，使其优选的具有高离子电导率，因为正极活性材料作为离子成分发生电化学反应。
有机混合溶剂要求具有好的溶解粘合剂的能力、低沸点，更重要的是低的硫溶解度。如果采用具有高硫溶解度的有机混合溶剂，大比重(D＝2.07)的已溶解硫会沉积在涂覆浆料底部，并最终沉积在集电器上，在干燥过程中在组合物和集电器间形成绝缘层，造成离子电导率变差。可采用聚偏二氟乙烯的实例。通常，聚偏二氟乙烯被用于锂离子电池中。但当其用于锂-硫电池中时应特别小心。因为硫活性材料在作为聚偏二氟乙烯良好溶剂的N-甲基吡咯烷酮中具有高溶解度。如果用聚偏二氟乙烯并将N-甲基吡咯烷酮作为混合溶剂，电池就工作不好，因为溶解的硫在导电剂之间及组合物与集电器之间形成绝缘层。这样，选择粘合剂及其有机混合溶剂对表现出良好电池性能的锂-硫电池是很关键的。
在本发明中，采用硫的溶解度等于或低于50mM的有机混合溶剂。优选的，硫在有机混合溶剂中的溶解度为1到50mM。可用的有机混合溶剂包括二甲基甲酰胺、乙腈或异丙醇。
优选的，聚偏二氟乙烯粘合剂与二甲基甲酰胺一起使用，聚乙酸乙烯酯与乙腈一起使用，聚乙烯吡咯烷酮与异丙醇一起使用。
本发明正极活性材料组合物优选的包括5～30％(重量)的粘合剂。如果粘合剂的用量小于5％(重量)，就不能获得有效的结果。如果粘合剂的用量超过30％(重量)，正极活性材料的用量就相对减少，电池容量就降低。当采用选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯或聚乙烯吡咯烷酮的至少两种粘合剂时，粘合剂间的混合比可根据要求的性能适当控制。
为了提高粘合剂的离子导电率并改善循环寿命特性，可另外采用选自聚环氧乙烷或聚环氧丙烷的氧化聚合物，作为氧化聚合物的合适溶剂，可另外采用乙腈或1，3-二氧戊环。此时，基础粘合剂与氧化聚合物粘合剂间的重量混合比为1～9∶9～1。尽管另外采用氧化聚合物粘合剂，正极活性材料组合物中粘合剂的用量也不能超出5～30％(重量)范围。
正极活性材料可包括选自元素硫(S8)、固体Li2Sn(n≥1)、有机硫化合物或碳-硫聚合物[(C2Sx)n，x＝2.5～50，n≥2]。
正电极包括在具有硫基化合物的正电极中有助于电子的运动的导电材料，或非必须的包括添加剂。导电材料的实例不限于这些，但包括导电碳材料如石墨、炭黑，导电聚合物如聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或聚吡咯，或它们的结合。
用本发明活性材料组合物制备正电极的方法将更详细描述。将粘合剂溶解在溶剂中，并将导电材料分散在溶剂中，得到分散溶液。然后，将硫基化合物均匀分散在分散溶液中，制备正电极组合物(如浆料)。将该组合物涂覆在集电器上，并干燥涂覆的集电器形成正电极。集电器没有限制，但优选的由诸如不锈钢、铝、铜或钛的导电材料制成。更优选使用涂覆碳的铝集电器。涂覆碳的铝集电器与包含正极材料的涂层间具有优异的粘合性能，并表现出较低的接触电阻，并且与裸铝集电器比较抑制了多硫化物的腐蚀。
负电极包括选自其中可逆地发生锂嵌入的材料、与锂反应形成化合物的材料、锂合金或锂金属的负极活性材料。锂合金包括锂/铝合金，或锂/锡合金。另外，在锂-硫电池的充电和放电过程中，正极活性材料(活泼硫)转化为非活性材料(非活泼硫)，能附着在负电极表面。此处采用的非活泼硫指在重复的电化学和化学反应中不具有活性的硫，因此不参与正电极的电化学反应。负电极表面的非活泼硫起锂负电极保护层的作用。
锂在其中发生可逆嵌入的材料是碳基化合物。只要是能嵌入和脱嵌锂离子的任何碳材料都可以选用。碳材料的实例包括结晶碳、无定形碳或它们的混合物。与锂可逆反应形成锂化合物的材料的实例是硝酸钛，但不限于此。
本发明的电解液包括作为载体电解液盐的锂盐和无水有机溶剂(电解液溶剂)。电解液溶剂包括元素硫(S8)、硫化锂(Li2S)、多硫化锂(Li2Sn，n＝2，4，6，8…)在其中溶解良好的溶剂。有机溶剂包括苯、氟苯、甲苯、三氟甲苯、二甲苯、环己烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、环己酮、乙醇、异丙醇、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、二甲氧基乙烷、1，3-二氧戊环、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯、四氢噻吩砜(sulforane)，或它们的混合物。
锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、三氟甲烷磺酸锂(CF3SO3Li)、双(三氟甲基)砜酰亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)，或它们的混合物。电解液包括浓度为0.5～2.0M的锂盐。
下面，本发明将参照实施例详细解释。然而这些实施例在任何情况下的解释都不限制本发明的范围。
                实施例1
将聚偏二氟乙烯粘合剂溶解在N，N-二甲基甲酰胺(硫的溶解度：20mM)有机混合溶剂中，制备粘合剂溶液。向粘合剂溶液中加入碳粉导电剂并分散开。将所得混合物与平均粒径约20μm的元素硫(S8)粉末混合，用球磨研磨一天或更长时间，得到正极活性材料浆料。此时，正极活性材料(S8)：粘合剂：导电剂为60∶20∶20wt％。
将正极活性材料浆料涂覆在涂有铝的集电器上，并在80℃烘箱中干燥1小时。将干燥的集电器辊刷约50μm厚，制备正电极。
对于负电极，使用新的锂金属箔(厚度50μm)。
将制得的正电极置于真空炉(60℃)中1小时或更久，并转移到能控制水和氧的干燥箱中。在干燥箱中，用正电极和负电极构成钮扣电池(coin-cell)。对于电解液，使用在1，3-二氧戊环、二甘醇二甲醚、四氢噻吩砜和二甲氧基乙烷(50∶20∶10∶20体积比)的混合物中的1M LiSO3CF3。
                比较例1
用与实施例1相同的方法构成钮扣电池，不同的是用N-甲基吡咯烷酮(硫溶解度为450mM或更高)替代N，N-二甲基甲酰胺。
将实施例1和比较例1的钮扣电池在室温下老化24小时。放电切断电压设定为1.8V，充电容量设定为理论容量的110％。当充电和放电率(电流密度)以0.1C(1循环)、0.2C(3循环)、0.5C(5循环)和1C(100循环)的顺序变化时，正极活性材料在1.5V～2.8V间充电和放电。在1C的循环寿命特性和初始放电容量示于表1中。
                        表1
  有机混合物溶剂/粘合剂     循环寿命特性(在1C进行100次充电和放电循环后的容量)[％]   初始放电容量[mAh/g]
实施例1   DMF/PVdF     11     550
比较例1   NMP/PVdF      -     10
DMF：N，N-二甲基甲酰胺
PVdF：聚偏二氟乙烯
如表1所示，实施例1电池的初始放电容量远高于比较例1。另外，比较例1电池的容量没有测量，这表面充电和放电没有进行，且该电池在100个充电和放电循环后不能再使用。另一方面，实施例1电池在100次充电和放电后还进行充电和放电反应。这样，实施例1电池的循环寿命特性比比较例1有很大改善。
                实施例2
用与实施例1相同的方法构成钮扣电池，不同的是分别用聚乙烯吡咯烷酮粘合剂和异丙醇溶剂替代聚偏二氟乙烯和N，N-二甲基甲酰胺。
                实施例3
用与实施例1相同的方法构成钮扣电池，不同的是分别用聚乙酸乙烯酯粘合剂和乙腈溶剂替代聚偏二氟乙烯和N，N-二甲基甲酰胺。
                实施例4
将聚偏二氟乙烯和聚乙酸乙烯酯溶解在N，N-二甲基甲酰胺中制备粘合剂溶液。此时，聚偏二氟乙烯∶聚乙酸乙烯酯为1∶1(重量比)。将20％(重量)粘合剂溶液与60％(重量)元素硫和20％(重量)碳导电剂混合，得到正极活性材料浆料。将正极活性材料浆料涂覆在涂覆碳的铝集电器上。
将已涂覆的集电器在真空下干燥12小时或更久，制备正电极。将正电极和真空干燥的隔板置于干燥箱中。将1，3-二氧戊环/二甘醇二甲醚/二甲氧基乙烷(50/20/10/20体积比)中的1M LiSO3CF3电解液置于正电极上，然后置于隔板上。然后将少量电解液加到隔板上。将锂金属电极作为负电极放在隔板上，然后用传统方式构成锂-硫电池。
                实施例5
用与实施例1相同的方法构成锂-硫电池，不同的是用聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮(1∶1∶1重量比)替代聚偏二氟乙烯和N，N-二甲基甲酰胺。
为了证实粘合剂类型、循环寿命特性和初始放电容量之间的关系，测量了实施例1到5的锂-硫电池的循环寿命特性和初始放电容量。将实施例1到5的锂-硫电池在室温下老化24小时。当充电和放电率(电流密度)以0.1C(1循环)、0.2C(3循环)、0.5C(5循环)和1C(100循环)的顺序变化时，正极活性材料在1.5V～2.8V间充电和放电。结果示于表2中。
                             表2
 粘合剂/溶剂     循环寿命特性(100次后容量/初始容量)[％] 初始放电容量[mAh/g]
实施例1  PVdF/DMF     11     550
实施例2  PVAc/ACN     44     571
实施例3  PVP/IPA     52     600
实施例4  PVdF/PVAc(1∶1)/DMF     50     585
实施例5  PVdF/PVAc/PVP(1∶1∶1)/DMF     58     594
*PVdF：聚偏二氟乙烯
*PVAc：聚乙酸乙烯酯
*PVP：聚乙烯吡咯烷酮
*DMF：N，N-二甲基甲酰胺
*ACN：乙腈
*IPA：异丙醇
从表2可见，实施例4和5的锂-硫电池表现出非常好的循环寿命特性，和比实施例1更好的初始放电容量，比实施例2更好的循环寿命特性和初始放电容量。而且，实施例4和5的锂-硫电池表现出的循环寿命特性和初始放电容量与实施例3相当或更好。
将实施例1与实施例2比较，放电容量相似，但随着粘合剂类型变化，循环特性显著增大(11％→44％)。该结果表明电解液浸入聚乙酸乙烯酯比浸入聚偏二氟乙烯更容易，使得活泼硫发生氧化还原反应，循环寿命特性得到改善。
实施例3的电池表现出比实施例2高约5％或更多的初始放电容量(571→600)，和从44％到52％的改善的循环寿命特性。该结果表明电解液浸入聚乙烯吡咯烷酮比浸入聚乙酸乙烯酯更容易。
实施例1到5的锂-硫电池的容量根据充电和放电循环的关系(循环寿命特性)用图1表示。实施例5的硫电池表现出最好的循环寿命特性，实施例2到5的硫电池表现出比实施例1更好的循环寿命特性。这些结果表明实施例1的硫电池采用的聚偏二氟乙烯与其他粘合剂相比更难使电解液浸入其中。
                实施例6
用与实施例1相同的方法构成锂-硫电池，不同的是将聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷溶解在N，N-二甲基甲酰胺和1，3-二氧戊环中。
                实施例7
用与实施例6相同的方法构成锂-硫电池，不同的是将聚乙酸乙烯酯和聚环氧乙烷溶解在乙腈和1，3-二氧戊环中，替代聚偏二氟乙烯。
                实施例8
用与实施例1相同的方法构成锂-硫电池，不同的是将聚乙烯吡咯烷酮和聚环氧乙烷溶解在异丙醇和1，3-二氧戊环中，替代N，N-二甲基甲酰胺。
测量了氧化聚合物粘合剂在电化学性能上的影响。将实施例1到3和实施例6到8的锂-硫电池在室温下老化24小时。当充电和放电率(电流密度)以0.1C(1循环)、0.2C(3循环)、0.5C(5循环)和1C(100循环)的顺序变化时，正极活性材料在1.5V～2.8V间充电和放电。循环寿命特性和初始放电容量示于表3中。
                              表3
 粘合剂/溶剂     循环寿命特性(100次后容量/初始容量)[％] 初始放电容量[mAh/g]
实施例1  PVdF/DMF     11     550
实施例6  PVdF/PEO/DMF/DOX     20     576
实施例2  PVAc/ACN     44     571
实施例7  PVAc/PEO/ACN/DOX     54     590
实施例3  PVP/IPA     52     600
实施例8  PVP/PEO/IPA/DOX     60     650
*PVdF：聚偏二氟乙烯
*PVAc：聚乙酸乙烯酯
*PVP：聚乙烯吡咯烷酮
*PEO：聚环氧乙烷
*DMF：N，N-二甲基甲酰胺
*ACN：乙腈
*IPA：异丙醇
*DOX：1，3-二氧戊环
如表3所示，实施例6到8的电池比实施例1到3表现出略高的初始放电容量(19-50mAh/g)和从8％到10％的改善的循环寿命特性。该结果通过聚环氧乙烷获得，其中聚环氧乙烷起粘合剂作用，并有助于促进锂离子向正电极运动。
另外，实施例1到3和实施例6到8的锂-硫电池的容量根据充电和放电循环的关系(循环寿命特性)用图2表示。除实施例6外，实施例2到3和实施例7到8的锂-硫电池表现出相似的结果。这可以认为是由于实施例6中使用了聚偏二氟乙烯。
基于上述结果，可见本发明的锂-硫电池比传统锂-硫电池表现出更好的初始放电容量和循环寿命特性。
当本发明已参照优选实施方案详细描述时，本领域普通技术人员将发现可进行各种修正和替代，而不脱离附属权利要求提出的本发明的精神和范围。

Claims (35)

1、用于锂-硫电池的正极活性材料组合物，包括：
含有硫基化合物的正极活性材料；
导电剂；
硫的溶解度等于或低于50mM的有机混合溶剂；和
含有至少一种能溶解在有机混合溶剂中的聚合物的粘合剂。
2、权利要求1的正极活性材料组合物，其中聚合物是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种。
3、权利要求1的正极活性材料组合物，其中有机混合溶剂是选自二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈的至少一种。
4、权利要求1的正极活性材料组合物，其中粘合剂进一步包括选自聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的至少一种氧化聚合物。
5、权利要求1的正极活性材料组合物，其中所选择的至少一种聚合物是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种第一聚合物；
有机混合溶剂是溶解第一聚合物的第一有机混合溶剂，并选自二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈；
正极活性材料组合物还含有：
选自聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的至少一种氧化聚合物；和
溶解氧化聚合物并选自1，3-二氧戊环和乙腈的第二有机混合溶剂。
6、权利要求1的正极活性材料组合物，其中粘合剂是聚偏二氟乙烯，有机混合溶剂是二甲基甲酰胺。
7、权利要求1的正极活性材料组合物，其中粘合剂是聚乙烯吡咯烷酮，有机混合溶剂是异丙醇。
8、权利要求1的正极活性材料组合物，其中粘合剂是聚乙酸乙烯酯，有机混合溶剂是乙腈。
9、权利要求1的正极活性材料组合物，其中硫基化合物是选自元素硫(S8)、固体Li2Sn(n≥1)、有机硫化合物和碳-硫聚合物[(C2Sx)n，x＝2.5～50，n≥2]的至少一种化合物。
10、权利要求1的正极活性材料组合物，其中正极活性材料组合物含有5～30％重量的粘合剂。
11、权利要求1的正极活性材料组合物，其中有机混合溶剂对硫的溶解度为1～50mM。
12、权利要求2的正极活性材料组合物，其中聚合物是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少两种。
13、权利要求5的正极活性材料组合物，其中粘合剂和至少一种氧化聚合物的重量混合比为1～9∶9～1。
14、权利要求1的正极活性材料组合物，其中导电剂是选自石墨、炭黑、聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯的至少一种导电碳材料。
15、锂-硫电池，包含：
包含正极活性材料的正电极，所述正极活性材料包括硫基化合物、粘合剂和导电剂，其中粘合剂含有至少一种溶解在有机混合溶剂中的聚合物，有机混合溶剂的硫溶解度等于或小于50mM；
包含负极活性材料的负电极，其中负极活性材料选自其中锂发生可逆嵌入的材料、与锂反应形成化合物的材料、锂金属和锂合金；和
包含锂盐和电解液-有机溶剂的电解液。
16、权利要求15的锂-硫电池，其中聚合物是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种。
17、权利要求15的锂-硫电池，其中粘合剂进一步包括选自聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的至少一种氧化聚合物。
18、权利要求15的锂-硫电池，其中硫化合物是选自元素硫(S8)、固体Li2Sn(n≥1)、有机硫化合物和碳硫聚合物[(C2Sx)n，x＝2.5～50，n≥2]的至少一种化合物。
19、权利要求15的锂-硫电池，其中电解液-有机溶剂选自苯、氟苯、甲苯、三氟甲苯、二甲苯、环己烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、环己酮、乙醇、异丙醇、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、二甲氧基乙烷、1，3-二氧戊环、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯和四氢噻吩砜。
20、权利要求15的锂-硫电池，其中锂盐是选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、三氟甲烷磺酸锂(CF3SO3Li)和双(三氟甲基)砜酰亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)的至少一种化合物。
21、权利要求15的锂-硫电池，其中电解液包括浓度为0.5～2.0M的锂盐。
22、权利要求11的锂-硫电池，其中有机混合溶剂的硫溶解度为1～50mM。
23、权利要求12的锂-硫电池，其中聚合物是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少两种。
24、用于锂-硫电池的正极活性材料组合物，包括：
含有硫基化合物的正极活性材料；
导电剂；
选自二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈的有机混合溶剂；和
含有选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种聚合物的粘合剂。
25、权利要求24的正极活性材料组合物，其中粘合剂进一步包括选自聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的至少一种氧化聚合物，有机溶剂进一步包括1，3-二氧戊环。
26、权利要求24的正极活性材料组合物，其中正极活性材料组合物含有5～30％重量的粘合剂。
27、用于锂-硫电池的正极活性材料组合物，包括：
含有硫基化合物的正极活性材料；
导电剂；
有机混合溶剂；和
含有至少一种当其通过液态或凝胶电解液润湿时变成离子导电的聚合物的粘合剂。
28、制备锂-硫电池用正电极的方法，包括：
将含有至少一种聚合物的粘合剂溶解在硫的溶解度等于或小于50mM的有机混合溶剂中，得到第一混合物；
将导电剂分散在第一混合物中得到分散溶液；
将含有硫基化合物的正极活性材料均匀分散在分散溶液中，制备正电极组合物；和
将正电极组合物涂覆在集电器上并干燥涂覆的集电器。
29、权利要求28的方法，其中聚合物是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种。
30、权利要求28的方法，其中有机混合溶剂选自二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈。
31、权利要求28的方法，其中粘合剂进一步包括选自聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的至少一种氧化聚合物。
32、制备锂-硫电池用正电极的方法，包括：
将含有选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种聚合物的粘合剂溶解在选自二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈的有机混合溶剂中，得到第一混合物；
将导电剂分散在第一混合物中得到分散溶液；
将含有硫基化合物的正极活性材料均匀分散在分散溶液中，制备正电极组合物；和
将正电极组合物涂覆在集电器上并干燥涂覆的集电器。
33、权利要求32的方法，其中聚合物是选自聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的至少一种。
34、权利要求32的方法，其中有机混合溶剂选自二甲基甲酰胺、异丙醇和乙腈。
35、权利要求32的方法，其中粘合剂进一步包括选自聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的至少一种氧化聚合物。
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