本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體的涉及一種高電壓高容量鋰硫電池。
背景技術(shù)：
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當今市場上快速發(fā)展的電動汽車產(chǎn)業(yè)、太陽能、風能等的儲能行業(yè)、航空航天儲能產(chǎn)業(yè)，都對現(xiàn)階段的電池提出了更高的要求。常規(guī)的鋰離子電池經(jīng)過多年的發(fā)展具有循環(huán)壽命長、工藝成熟、環(huán)境友好等優(yōu)點，但仍不能滿足日益增長的比容量要求。為了開發(fā)高比容量電池，上世紀60年代，通用汽車公司提出以硫為正極的鋰硫電池體系.該體系的理論比容量為1680mA h·g-1，理論能量密度為2600Wh·l-1，且清潔綠色、無毒廉價，在理論上更加能夠滿足市場對高比容量和高能量密度的需要。
Li-S二次電池有著很多優(yōu)勢，同時也存在著亟待優(yōu)化與解決的不足，這些不足限制了其進一步的發(fā)展與應用。由于電池負極由金屬鋰構(gòu)成，在充電過程中極易在負極處發(fā)生電鍍沉積，形成所謂的枝晶化金屬鋰，積累效應會使得枝晶鋰穿過隔膜與電解液進而與正極接觸造成電池內(nèi)部短路，這是造成Li-S二次電池循環(huán)性能差的一個重要原因。由于飛梭效應的存在，鋰負極會生成不溶產(chǎn)物二硫化鋰(Li2S2)和Li2S，其會沉積在負極表面，一方面造成鋰負極性能惡化，另一方面造成正極損失，電池容量的不可逆損失，即造成循環(huán)性能的下降。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種高電壓高容量鋰硫電池，該電池循環(huán)性能優(yōu)異，穩(wěn)定性好，耐壓高，容量大，安全環(huán)保。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種高電壓高容量鋰硫電池，電池包括正極、負極以及設(shè)置在正極和負極之間的電解液；其中，正極為通過燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為5-8mm，負極包括鋰金屬和骨架材料兩相結(jié)構(gòu)，鋰金屬的含量為10-80wt.％，骨架材料為導電材料或絕緣材料，電解液為鋰鹽和有機溶劑的混合。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述超厚硫電極中的活性材料為碳硫復合物。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為100-170℃，燒結(jié)時間為50-200min。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述導電材料為炭黑、富勒烯，石墨烯、碳納米管、模板碳、大孔碳、中空碳球、活性炭、泡沫碳、泡沫銅和泡沫鎳中的一種。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述絕緣材料為玻璃纖維、聚酰亞胺、聚苯胺、聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚乳酸乙醇酸中的一種。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述負極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)或氣化成氣態(tài)，然后與骨架材料混合形成。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述鋰鹽為LiPF6。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述有機溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二丙酯、乙二醇二甲醚、四甘醇二甲醚、咪唑類離子液體、季銨鹽類離子液體中的一種或多種混合。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明提供的鋰硫電池中的負極機械性能好，可以有效抑制枝晶生長，緩解在脫嵌鋰過程中電極的體積膨脹，從而提高了電池的安全性能和循環(huán)壽命；
且本發(fā)明提供的鋰硫電池耐壓高，容量大，能量密度高，安全環(huán)保。
具體實施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實施例1
一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設(shè)置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為5mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為100℃，燒結(jié)時間為50min；負極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)，然后和炭黑混合形成，鋰金屬的含量為10wt.％，電解液為LiPF6和碳酸二甲酯的混合。
實施例2
一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設(shè)置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為8mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為170℃，燒結(jié)時間為200min；負極是將固態(tài)金屬鋰氣化成氣態(tài)，然后和碳納米管混合形成，鋰金屬的含量為80wt.％，電解液為LiPF6和碳酸二乙酯的混合。
實施例3
一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設(shè)置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為6mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為110℃，燒結(jié)時間為80min；負極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)，然后和玻璃纖維混合形成，鋰金屬的含量為30wt.％，電解液為LiPF6和碳酸甲乙酯的混合。
實施例4
一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設(shè)置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為6mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為120℃，燒結(jié)時間為110min；負極是將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)，然后和醋酸纖維素混合形成，鋰金屬的含量為50wt.％，電解液為LiPF6和四甘醇二甲醚的混合。
實施例5
一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設(shè)置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為7mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為140℃，燒結(jié)時間為140min；負極是將固態(tài)金屬鋰氣化成氣態(tài)，然后和聚三亞甲基碳酸酯混合形成，鋰金屬的含量為60wt.％，電解液為LiPF6和咪唑類離子液體的混合。
實施例6
一種高電壓高容量鋰硫電池，包括正極、負極以及設(shè)置在正極和負極之間的電解液；正極為通過燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極，厚度為7mm，所述燒結(jié)工藝的條件為：燒結(jié)溫度區(qū)溫度為150℃，燒結(jié)時間為170min；負極是將固態(tài)金屬鋰氣化成氣態(tài)，然后和聚乳酸乙醇酸混合形成，鋰金屬的含量為70wt.％，電解液為LiPF6和季銨鹽類離子液體的混合。