专利名称：凝胶电解质及其制备方法、和相应的正极、锂硫电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及电解质制备及锂硫电池领域的技术，特别一种可改善锂硫电池循环特性的凝胶电解质及其制备方法，以及含有这种电解质的正极和锂硫电池。
背景技术：
近年来，随着可移动电子设备向小型、轻便、密集和薄型化的方向发展，对电池的能量密度提出更高的要求。与其它电池相比，锂硫电池在能量密度方面有更好的优势用作负极活性物质的锂的能量密度为3830mAh/g ；而正极活性物质的硫(S8)的能量密度为 1675mAh/g,并且这些材料价格便宜、环境友好。然而，锂硫电池至今未得到大规模的应用，其原因是一方面，与加入的硫相比，电池中用在电化学还原/氧化的硫的量非常低，即硫的利用非常低，以至于当硫做正极活性物质时，电池的容量非常低；另一方面，在氧化还原反应期间，单质硫以及反应后的小分子产物易溶于电解液中并沉积，以致不能再参与电化学反应，结果导致电池的循环性能变差。对于锂硫电池来说，电解质的性能尤为重要，为了改善电池的循环性能，各个研究机构把研究重点都放在电解质上，比如
公开日为2002年02月20日，专利号为01132527. 5 的中国专利文献公开了采用弱极性组(介电常数小于15)和强极性组(介电常数大于15) 的电解质；
公开日为2002年02月13日，专利号为01132525. 9的中国专利文献公开了采用硫溶解度在20mM以上的第一组分溶剂和硫溶解度在20mM以下的第二组分溶剂的电解质。以上方法可在一定程度上减缓硫以及反应物溶于电解质，但不能完全避免硫及反应物的溶解，电池的循环性能未得到显著的提高。凝胶电解质呈现出一种半固、半液状态，游离的液体很少，可缓解硫及反应物溶于电解液，如
公开日为2007年7月25日，专利号为 200610064378. 3的中国专利文献公开了萃取法制备凝胶型电解质，但该方法存在一定的缺陷首先，萃取过程中溶剂很难完全挥发，残留的痕量溶液将影响电池的循环性能；其次， 萃取工艺复杂并且有一定的毒性，不利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中正极硫和反应物易溶于液态电解质中，导致电池循环性能差的缺陷，提供一种凝胶电解质与制备方法，以及循环性能好的锂硫电池，该凝胶电解质具有半固态性以及凝胶孔隙中含有一定的液态电解质，不仅可避免硫正极和反应物的溶解，而且离子电导率也大大的提高，采用该电解质的锂硫电池，循环性能大大提高。本发明的技术方案如下
一种凝胶电解质，其特征在于包括质量配比如下的组分
聚合物基体材料非水溶剂无机填料=1 :5 :0. 1 1 :20 :1，和含有浓度为0. 5mol/ L 2. Omol/L的电解质锂盐的电解液。所述凝胶电解质溶液的制备方法如下
首先在惰性气氛中，将聚合物基体材料、非水溶剂、无机填料和含有电解质锂盐的电解液混合，在40 90°C下，温度优选65 75°C，搅拌混合溶液至溶解。所述惰性气氛为本领域共知的任何惰性气体，包括氩气、氮气。一种正极，所述正极包括集流体、负载在集流体上的正极材料，其特征在于正极表面涂覆有凝胶电解质，所述凝胶电解质包括的组分的质量配比为聚合物基体材料非水溶剂无机填料=1 :5 :0. 1 1 :20 :1，和含有电解质锂盐的电解液；
所述涂覆是指在惰性气氛中，将凝胶电解质溶液均勻涂覆在正极表面，涂覆厚度为10 微米 150微米，优选50 80微米。一种锂硫电池，包括电池壳和极芯，极芯密封包覆于电池壳内，所述极芯包括正极、电解质、负极和位于正极与负极之间的隔膜，其特征在于所述电解质为凝胶电解质，包括质量配比如下的组分
聚合物基体材料非水溶剂无机填料=1 :5 :0. 1 1 :20 :1，和含有电解质锂盐的电解
液；
所述聚合物基体材料为聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯 (PS)、聚乙酸乙酯(PVAC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚二乙烯基硫(PVS)以及它们的共聚物、衍生物其中的一种或多种的任意比例；
所述非水溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、γ 丁内酯 (Y BL)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、 碳酸甲乙酯(EMC)、二甲亚砜(DMS0)、N，N 二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(AN)、二氧戊环 (DOL)中的一种或多种的任意比例；
所述无机填料包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钛、氧化锆、氮化硅、碳化硅中的一种或多种，无机填料的粒径为30 100纳米；
所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、 全氟丁基磺酸锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种的任意比例；
所述电解质锂盐的浓度为0. 5mol/L 2. Omol/L ；
所述隔膜选自本领域技术人员共知的锂离子电池所用的各种隔膜层，包括聚丙烯微多孔膜(PP)、聚乙烯微多孔膜(PE)、玻璃纤维毡或PP/PE/PP。作为一种优选的实施方法，所述隔膜为PP/PE/PP ；
所述负极为锂箔或合金锂，也可以是在锂金属表面(即锂箔或合金锂的表面)上的无机保护层、有机保护层或混合层；无机保护层可以为Mg、Al、B、C、Sn、Pb、Si、硅酸锂、氮化锂 (LiN)、硼酸锂、磷酸锂、硅硫化锂、硼硫化锂或磷硫化锂其中的任意一种；有机保护层可以是导电性单体、低聚物或聚合物其中的任意一种，该聚合物选自聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩其中的任意一种；混合层是指同时含有无机涂层和有机涂层。所述正极包括集流体、负载在集流体上的正极材料以及涂覆在正极表面的凝胶电解质，所述凝胶电解质为上述凝胶电解质；所述涂覆是指在惰性气氛中，将凝胶电解质溶液均勻涂覆在正极表面，涂覆厚度为10微米 150微米，优选50 80微米。所述锂硫电池采用高温储存，储存温度为40 90°C，优选下60 80°C；储存时间为3 M小时，优选8 15小时。
本发明的有益效果如下
本发明提供的凝胶电解质离子电导率高、可显著的减少避免硫正极和反应物的溶解， 含有该凝胶电解质的锂硫电池循环性能较好；并且该方法工艺简单、无需大量的萃取溶剂、 安全环保，有利于大规模工业化生产。
具体实施例方式实施例1
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚偏氟乙烯 六氟丙烯(PVDF HFP，其中HFP含量为10%)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0.5 :(3+7)混合，在75°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 80微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。锂硫电池的制备方法可以为本领域的技术人员所公知的方法。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能12小时。对比制备
采用上述正极还可以制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3Wl, 3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例2
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OXlO5的聚氧化乙烯 (ΡΕ0)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 5 (3+7)混合，在75°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 10微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能12小时。对比制备
采用上述相同的正极还可制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3W 1，3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例3
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 5 (3+7)混合，在75°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为150微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能12小时。对比制备
采用上述相同的正极还可制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3W 1，3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例4
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、粒径为40纳米的三氧化二铝和含有0. 8mol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 5(4+6)混合，在80°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 50微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能12小时。对比制备
采用上述相同的正极还可制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3W 1，3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例5
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯)以质量比1 :0. 5 :(2+10)混合，在75°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 80微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在80°C下储能20小时。对比制备
采用上述相同的正极还可制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3W 1，3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例6
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为4. OX IO5的聚偏氟乙烯 六氟丙烯(PVDF HFP，其中HFP含量为10%)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. 2mol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0.4 :(3+7)混合，在65°C下搅拌直至溶解。
正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 80微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在90°C下储能M小时。对比制备
采用上述相同的正极还可制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3W 1，3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例7
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为3.0X105的聚氧化乙烯 (ΡΕ0)、粒径为50纳米的氧化钛和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 5 (3+5)混合，在75°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 80微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在40°C下储能M小时。对比制备
采用上述相同的正极还可制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3W 1，3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例8
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为4. OXlO5的聚氧化乙烯 (ΡΕ0)、粒径为100纳米的氧化钛和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 2 (3+8)混合，在75°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 80微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在60°C下储能8小时。对比制备
采用上述相同的正极还可制备锂硫电池，不同之处是注入电解液IM LiSO3CF3W 1，3 二氧戊环/ 二甘醇二甲醚/环丁砜/ 二甲氧基乙烷(体积比50/20/10/20)，并且电池不采用高温储存。实施例9
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚偏氟乙烯 六氟丙烯(PVDF HFP，其中HFP含量为10%)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 1 :(3+2)混合，在70°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 40微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。锂硫电池的制备方法可以为本领域的技术人员所公知的方法。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能12小时。实施例10
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚偏氟乙烯 六氟丙烯(PVDF HFP，其中HFP含量为10%)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0.8 :(12+8)混合，在80°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 70微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。锂硫电池的制备方法可以为本领域的技术人员所公知的方法。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能3小时。实施例11
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚偏氟乙烯 六氟丙烯(PVDF HFP，其中HFP含量为10%)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 1 :(12+8)混合，在40°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 100微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。锂硫电池的制备方法可以为本领域的技术人员所公知的方法。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能6小时。实施例12
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为6. OX IO5的聚偏氟乙烯 六氟丙烯(PVDF HFP，其中HFP含量为10%)、粒径为50纳米的二氧化硅和含有1. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 1 :(12+8)混合，在90°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 120微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。锂硫电池的制备方法可以为本领域的技术人员所公知的方法。
高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能12小时。实施例13
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为3.0X105的聚氧化乙烯 (ΡΕ0)、粒径为30纳米的氧化钛和含有0. 5mol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 5 (3+5)混合，在75°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 80微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能15小时。实施例14
凝胶电解质溶液在流动的氮气气氛中，将数均分子量为3.0X105的聚氧化乙烯 (ΡΕ0)、粒径为100纳米的氧化钛和含有2. Omol/L的六氟磷酸锂的溶剂(碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯)以质量比1 :0. 5 (3+5)混合，在60°C下搅拌直至溶解。正极在氮气气氛中，将上述凝胶电解质溶液均勻的涂覆在正极表面，涂覆厚度为 80微米。锂硫电池用上述涂覆有凝胶电解质的正极，用130微米的锂箔做负极，20微米的 PE多孔膜为隔膜，在湿度受控的手套箱中制备扣式电池。高温储存将上述锂硫电池在75°C下储能15小时。
电化学性能测试室温下，将实施例1一8和对比制备1一8制得的锂硫电池以0. 2mAh/ cm2充电，上限电压2. 8V ；以0. 5 mAh/cm2放电，下限电压1. 5V，一次充放电过程为一个循环， 记录第一次放电容量，并计算比容量。在50、100个循环以后，测定电池的容量，并计算容量剩余率，如表1所示。表 权利要求
1.一种凝胶电解质，其特征在于包括质量配比如下的组分 聚合物基体材料非水溶剂无机填料=1 :5 :0. 1 1 :20 :1 ；和含有浓度为0. 5mol/L 2. Omol/L的电解质锂盐的电解液；聚合物基体材料非水溶剂无机填料=1 5 :0. 1 1 :20 :1，和含有电解质锂盐的电解液；其中，聚合物基体材料为聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙酸乙酯(PVAC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚二乙烯基硫(PVS)以及它们的共聚物、衍生物其中的一种或多种的任意比例；所述非水溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、γ 丁内酯 (Y BL)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、 碳酸甲乙酯(EMC)、二甲亚砜(DMSO)、N，N 二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(AN)、二氧戊环 (DOL)中的一种或多种的任意比例；所述无机填料包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钛、氧化锆、氮化硅、碳化硅中的一种或多种，无机填料的粒径为30 100纳米；所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、 全氟丁基磺酸锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种的任意比例；所述电解质锂盐的浓度为0. 5mol/L 2. Omol/L。
2.制备权利要求1所述凝胶电解质的制备方法，其特征在于在惰性气氛中，将聚合物基体材料、非水溶剂、无机填料和含有电解质锂盐的电解液混合，在40 90°C下，搅拌混合溶液至溶解。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述温度为65 75°C。
4.采用权利要求1所述的凝胶电解质制备正极，该正极包括集流体、负载在集流体上的正极材料，其特征在于正极表面涂覆有凝胶电解质，所述凝胶电解质包括的组分的质量配比为聚合物基体材料非水溶剂无机填料=1 5 :0. 1 1 :20 :1，和含有电解质锂盐的电解液；其中，聚合物基体材料为聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙酸乙酯(PVAC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚二乙烯基硫(PVS)以及它们的共聚物、衍生物其中的一种或多种的任意比例；所述非水溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、γ 丁内酯 (Y BL)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、 碳酸甲乙酯(EMC)、二甲亚砜(DMSO)、N，N 二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(AN)、二氧戊环 (DOL)中的一种或多种的任意比例；所述无机填料包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钛、氧化锆、氮化硅、碳化硅中的一种或多种，无机填料的粒径为30 100纳米；所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、 全氟丁基磺酸锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种的任意比例；所述电解质锂盐的浓度为0. 5mol/L 2. Omol/L。
5.根据权利要求4所述的正极，其特征在于所述涂覆是指在惰性气氛中，将凝胶电解质溶液均勻涂覆在正极表面，涂覆厚度为10微米 150微米。
6.根据权利要求5所述的正极，其特征在于所述涂覆厚度为50 80微米。
7.采用权利要求1所述的凝胶电解质制备的一种锂硫电池，包括电池壳和极芯，极芯密封包覆于电池壳内，所述极芯包括正极、电解质、负极和位于正极与负极之间的隔膜，其特征在于所述电解质为凝胶电解质，包括质量配比如下的组分聚合物基体材料非水溶剂无机填料=1 5 :0. 1 1 :20 :1，和含有电解质锂盐的电解液；所述聚合物基体材料为聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯 (PS)、聚乙酸乙酯(PVAC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚二乙烯基硫(PVS)以及它们的共聚物、衍生物其中的一种或多种的任意比例；所述非水溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、γ 丁内酯 (Y BL)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、 碳酸甲乙酯(EMC)、二甲亚砜(DMS0)、N，N 二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(AN)、二氧戊环 (DOL)中的一种或多种的任意比例；所述无机填料包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钛、氧化锆、氮化硅、碳化硅中的一种或多种，无机填料的粒径为30 100纳米；所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、 全氟丁基磺酸锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种的任意比例；所述电解质锂盐的浓度为0. 5mol/L 2. Omol/L ；所述隔膜采用聚丙烯微多孔膜(PP)、聚乙烯微多孔膜(PE)、玻璃纤维毡或PP/PE/PP中的一种；所述负极为锂箔或合金锂，或者是在锂金属表面上的无机保护层、有机保护层或混合层；无机保护层为Mg、Al、B、C、Sn、Pb、Si、硅酸锂、氮化锂(LiN)、硼酸锂、磷酸锂、硅硫化锂、 硼硫化锂或磷硫化锂其中的任意一种；有机保护层是导电性单体、低聚物或聚合物其中的任意一种，该聚合物选自聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩其中的任意一种；混合层是指同时含有无机涂层和有机涂层。
8.根据权利要求7所述的锂硫电池，其特征在于所述正极包括集流体、负载在集流体上的正极材料以及涂覆在正极表面的凝胶电解质，所述凝胶电解质为上述凝胶电解质；所述涂覆是指在惰性气氛中，将凝胶电解质溶液均勻涂覆在正极表面，涂覆厚度为10微米 150微米。
9.根据权利要求8所述的锂硫电池，其特征在于所述锂硫电池采用高温储存，储存温度为40 90°C，储存时间为3 M小时。
10.根据权利要求9所述的锂硫电池，其特征在于所述锂硫电池的储存温度为60 80°C，储存时间为8 15小时。
全文摘要
本发明公开了凝胶电解质，包括质量配比为聚合物基体材料非水溶剂无机填料=150.1～1201，和含有浓度为0.5mol/L～2.0mol/L的电解质锂盐的电解液；还公开了用该凝胶电解质的制备是在惰性气氛中，将聚合物基体材料、非水溶剂、无机填料和含有电解质锂盐的电解液混合，在40～90℃下，搅拌混合溶液至溶解；并公开了利用该凝胶电解质制备的正极、锂硫电池；本发明提供的凝胶电解质离子电导率高、并且可避免硫正极和反应物的溶解，含有该凝胶电解质的锂硫电池循环性能较好；并且该方法工艺简单、无需大量的萃取溶剂、安全环保，有利于大规模工业化生产。
文档编号H01M4/137GK102208680SQ20111011547
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者王睿, 王荣贵, 胡蕴成, 谢皎 申请人:中国东方电气集团有限公司