本发明专利技术公开了多电极锂－硫电池或电池组，其包含由金属锂、锂合金或锂吸附材料制成的负极；至少第一和第二不同的正极或正极组；和位于负极和正极之间的电解质，所述电解质是一种或多种溶剂中的一种或多种盐的溶液。第一正极或正极组被设置用来充电，并且第二正极或正极组被设置用来放电。该电池或电池组具有高比能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电化学电源。具体地，它涉及二次化学电源的设计， 该二次化学电源包含由碱金属制成的负极和包含硫和/或基于硫的无
技术介绍
锂-石克可再充电电池组具有2600 Wh/kg的高理论比能。然而，目 前可获得的锂 琉电池组原型的实际比能为250-350Wh/kg (Batteries for portable device Cf更携装置的电池组).G. Pistoia. Elsevier 2005 P.l 18; Handbook of batteries (电池组手册)/ David Linden, Thomas B. Reddy. 3ded. P.34-42),这明显低于理论预期值。已知锂电池组的实际比能为 理论值的25-35%。因此能够预期锂-硫电池组的实际比能为约780 Wh/kg (2600 Wh/kg的30%)。锂-硫电池组实际达到的比能相对于理论 值的较低值由锂-硫电池组在它们充电和放电期间电化学过程的具体 特征确定。众所周知，元素疏能够以多种分子形式存在。在通常条件下，硫 八隅体(S"是最稳定的形式。元素硫在许多非质子电解质体系中可溶 (尽管溶解度非常小)。在许多情况下，硫在溶液中和在固态下的分子 形式是相同的。在锂-硫电池组放电期间，硫的电化学还原以两个阶段实现(V. S. Kolosnitsyn, E. V. Karaseva, N. V. Shakirova, D. Y. Seung, and M. D. Cho, Cycling a Sulphur Electrode in Electrolytes Based on Sulfolane and Linear Ethers (Glymes) in an LiCF3S03 Solution (在LiCF;sS03溶液中基 于环丁石风和直《连醚(Glymes)的电解质中循环石克电极)〃 Russian Journal of Electrochemistry, Vol. 38, No. 12, 2002, pp. 1360-1363; V. S. Kolosnitsyn, E. V. Karaseva, D. Y. Seung, and M. D. Cho， Cycling aSulphur Electrode in Mixed Electrolytes Based on Sulfolane: Effect of Ethers (在基于环丁^5风的混合电解质中循环石克电极醚的作用)〃 Russian Journal of Electrochemistry, Vol. 38, No. 12， 2002, pp. 1314-1318; V. S. Kolosnitsyn， E. V. Karaseva， D. Y. S醒g, and M. D. Cho, Cycling a Sulphur Electrode: Effect of Physicochemical Properties of Electrolyte Systems (循环硫电极电解质系统的物理化学性质的作 用)〃 Russian Journal of Electrochemistry, Vol. 39， No. 10， 2003， pp. 1089-1093; V. S. Kolosnitsyn, E. V. Karaseva， N. A. Amineva， and G. A. Batyrshina, Cycling Lithium-Sulphur Batteries (循环锂匿碌b电池纟且)〃 Russian Journal Qf Electrochemistry, Vol. 38， No. 3, 2002， pp. 329-331)。 在锂-硫电池组放电的第 一 阶发生溶于电解质中的八隅体形式 的元素硫的还原或者含硫化合物的还原，产生多硫化锂(这些化合物易 溶于电解质)。硫八隅体还原的第一产物锂八硫化物在许多电解质体系 中不稳定。此外，它们发生歧化反应，剥离元素硫，其再次发生电化 学还原。硫八隅体还原的简化过程能够通过下式来描述然而，元素硫还原成多硫化锂的过程复杂得多。这详细描述于下 歹'J文献中(Margaret V. Merritt， Donald T. Sawyer. Electrochemical reduction of elemental sulphur in aprotic solvents (元素石克在非质子溶剂 中的电化学还原).Formation of a stable S8- species (稳定Sf物质的形成) 〃 Inorg. Chem. 1970. V. 9. pp. 211-215; Robert P. Martin, William H. Doub， Jr., Julian L. Roberts, Jr., Donald T. Sawyer. Further studies of the Electrochemical reduction of sulphur in aprotic solvent (石克在非质子溶剂 中的电化学还原的进一步研究)〃 Inorg. Chem. 1973. V. 12. pp. 1921-1925; Rauh R. D,, Shuker F. S.， Marston J. M., Brummer S. B. Formation of lithium polysulphides in aprotic media (非质子介质中多疏S8 + 2e陽+ 2Li十~> L2S;化锂的形成)〃 J. Inorg. Nucl. Chem. 1977. V.39. pp. 1761-1766; Yamin H., Gorenshtein A., Penciner J.， Sternberg Y., Peled E. Lithium sulphur battery (锂硫电池组).Oxidation/reduction mechanisms of polysulphides in THF solution (多硫化物在THF溶液中的氧化/还原机制)〃 J. Electrochem. Soc. 1988. V. 135. No. 5. pp. 1045-1048)。在锂-硫放电的第二阶段中，发生溶于电解质中的多硫化锂的连续 还原。它的发生伴随着多石克化物链的逐渐缩短，最初成为短链锂-多硫 化物，并进一步成为作为最终产物的硫化锂和/或二硫化锂，这些化合 物在电解质中的溶解度差(式3至5):L2Sn + 2e_ + 2Li+ — Li2SJ< + LhS^) (3)LUS^) + 2e_ + 2Li+ — Li2S>k Li2S(n—2) (4)L2S2 + 2e_ + 2Li+ — 2Li2S; (5)事实上，多硫化锂的电化学还原机制更复杂。硫电化学还原的两阶段机制导致锂-硫电池组的充电和放电曲线 上电压的两个平台。第一个较高平台的特征为电压相对于锂电极为 2.5V至2.0V,这通过元素碌u的还原来解释，而电压为2.1V至1.5V的 第二个较低平台是由于多硫化锂的还原。由于硫化锂和短链多石本文档来自技高网...
【技术保护点】
多电极锂－硫电池或电池组，其包括： （ａ）由金属锂、锂合金或锂吸附材料制成的至少一个负极； （ｂ）至少第一和第二正极或正极组；和 （ｃ）位于所述负极和正极之间的电解质，所述电解质是一种或多种溶剂中的一种或多种盐的溶液； （ｄ）其中所述第一正极或正极组被设置用来充电，并且其中所述第二正极或正极组被设置用来放电。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔克洛什尼特斯，叶莲娜卡拉塞娃，
申请(专利权)人：奥克斯能源有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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