[发明专利]一种锂硫电池的硫正极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂硫电池，尤其涉及一种锂硫电池的硫正极的制备方法。

背景技术

现今，限制锂电池容量的“瓶颈”是锂电池的正极材料，一直以来，人们对此研究的热情有增无减。单质硫具有多电子还原反应的电化学能力，而其硫的相对原子质量较小，因此单质硫具有高达1675mAh/g的高理论比容量，锂硫电池的理论电池能量密度更是可达到2600W/kg，远远大于现有的已经商业化的二次电池，锂硫电池工作电压在2.1V左右，可用于大多数场合；其次，硫资源丰富且价格低廉。

含硫化物正极材料以其高容量、低成本，低毒性、循环性能较好等优点，成为目前最具有发展前途的正极材料之一。在解决电解质的匹配、抑制锂枝晶产生和改善循环性能等问题的基础上，有望可把此类性能优异的储能材料产业化，因而对于此类正极材料的研究具有很重要的意义。但锂硫电池的正极材料的循环性能差的问题，仍是限制了锂硫电池的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可充放电的硫正极材料的制备方法，克服现有技术中制备方法电化学活性不高可逆性差的缺点，本发明采用通过在硫电极表面包覆Al₂O₃方法，改善锂硫电池的正极材料的循环性能，解决锂硫电池正极材料的循环性能差的问题。

本发明通过如下技术方案予以实现，具有步骤为：

a)按升华硫∶活性炭的质量比＝4-9∶2，配置混合物，加入无水乙醇，置于球磨罐中混合均匀，得到混合浆料；

b)将步骤a)得到的混合浆料过滤至玻璃器皿中，置于真空干燥箱内烘干，烘干后，移入研钵研磨均匀，备用；

c)将步骤b)所得混合物均匀分散在碳酸氢钠或者氨水溶液中，超声振荡使其混合均匀；

d)将步骤c)所得混合物进行机械搅拌，同时按硫碳混合物∶铝盐中铝元素的摩尔比为100∶0.5-3加入硫酸铝、氯化铝或者硫酸铝钾溶液，制得氢氧化铝包覆的复合材料；

e)将步骤d)所得的氢氧化铝包覆的复合材料过滤，用蒸馏水洗涤，置于真空干燥箱中干燥，干燥后放入管式炉中，在惰性气体的保护下6-11小时内升温至140-300℃，使混合物充分反应后降至常温，取出，研磨均匀，得到三氧化二铝包覆的锂硫电池用硫碳正极材料。

f)将步骤e)得到的三氧化二铝包覆的锂硫电池用硫碳正极材料与乙炔黑和聚四氟乙烯按质量比为8∶1∶1配置混合物，注入分散剂乙醇超声振荡至上述材料混合均匀，均匀涂布在一定规格的圆形片状泡沫镍上作为锂硫电池的正极，金属锂作为负极，PP/PE/PP作为隔膜，LiPF₆-EC/DMC作为电解液，在充满氩气的真空干燥箱中组装扣式电池，并在电池测试系统中测试电池的性能。

所述步骤d)的最佳摩尔比为100∶2.0。

所述步骤e)的最佳蒸馏水洗涤次数为3次。

所述步骤e)在管式炉中最佳升温状况是，5-8小时内升温至140-170℃，然后2-3小时内迅速升温至250-300℃。

另一种锂硫电池的硫正极的制备方法，具有如下步骤：

a)按升华硫∶活性炭的质量比＝4-9∶2，配置混合物，加入无水乙醇，置于球磨罐中混合均匀，得到混合浆料；

b)将步骤a)得到的混合浆料过滤至玻璃器皿中，置于真空干燥箱内烘干，烘干后，移入研钵研磨均匀，备用；

c)将步骤b)得到的硫碳混合物放入管式炉中，在惰性气体的保护下10小时内升温至280℃，使混合物充分反应后降至常温，取出，研磨均匀，得到锂硫电池的硫正极材料。

d)将步骤b)或者步骤c)所得混合物均匀分散在碳酸氢钠或者氨水溶液中，超声振荡使其混合均匀；

e)将步骤d)所得混合物进行机械搅拌，同时按硫碳混合物∶铝盐中铝元素的摩尔比为100∶0.5-3加入硫酸铝、氯化铝或者硫酸铝钾溶液，制得氢氧化铝包覆的复合材料；

f)将步骤e)所得的氢氧化铝包覆的复合材料过滤，用蒸馏水洗涤，置于真空干燥箱中干燥，干燥后放入管式炉中，在惰性气体的保护下6-11小时内升温至140-300℃，使混合物充分反应后降至常温，取出，研磨均匀，得到三氧化二铝包覆的锂硫电池用硫碳正极材料。