[发明专利]一种锂硫电池正极结构及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池用正极结构，其特征在于：所述正极结构是以集流体作为基底，在其上附着有两层不同孔径的碳硫复合物层，按顺序依次为集流体、大孔径碳硫复合物层、小孔径碳硫复合物层；

大孔径的碳硫复合物层厚度为50~500μm，小孔径的碳硫复合物层厚度为10μm~200μm；

所述碳硫复合物是采用碳材料和硫材料制备而成，所述大孔径碳硫复合物层中碳硫复合物采用的碳材料为大孔径碳材料，所述小孔径碳硫复合物层中碳硫复合物采用的碳材料为小孔径碳材料；

大孔径碳材料是指孔径为大于100nm，小于1μm，其中孔体积占总孔容50-90%的碳材料；

小孔径碳材料是指孔径为0.5nm~100nm，其中孔体积占总孔容大于50~90%的碳材料。

2.根据权利要求1所述的正极结构，其特征在于，所述碳硫复合物层包括碳硫复合物、粘结剂，其中还可添加或不添导电剂，碳硫复合物、导电剂与粘结剂的质量比为1：（0~1）：（0.01~0.5）；碳硫复合物含硫量为10~95wt%。

3.根据权利要求1所述的正极结构，其特征在于，所述大孔径碳材料的碳材料比表面为60-2000m²/g，小孔径碳材料比表面为300-3000m²/g。

4.根据权利要求1或3所述的正极结构，其特征在于：所述的碳材料为活性炭、炭气凝胶、石墨烯、氧化石墨、膨胀石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、介孔碳中的一种或二种以上。

5.根据权利要求2所述的正极结构，其特征在于：所述的导电剂为乙炔黑、炭黑、石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、介孔碳中的一种或二种以上。

6.根据权利要求2所述的正极结构，其特征在于：所述的粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸的一种或二种以上；

所述的集流体为泡沫碳、碳纸、碳布、泡沫镍，铝箔中的一种。

7.根据权利要求1所述的正极结构，其特征在于：所述碳硫复合物是采用碳材料和硫材料制备而成，硫材料为硫单质；所述的碳硫复合物的制备方法为机械混合法、溶液复合法、熔融法、原位反应复合法、凝胶沉淀复合法、气相充硫法或减压气相充硫法中的一种。

8.一种权利要求1所述正极结构的制备方法，其特征在于：

(1)将采用大孔径碳材料制备的碳硫复合物、导电剂与粘结剂按质量比为1：（0~1）：（0.01~0.5）加入到分散剂中，进行充分搅拌，其中，固体含量为5~50wt.%，得到浆料A;

(2)将浆料A均匀涂覆在集流体上，经干燥处理得到极片B；

(3)将采用小孔径碳材料制备的碳硫复合物、导电剂与粘结剂按质量比1：（0~1）：（0.01~0.5）加入到分散剂中，进行充分搅拌，其中，固体含量为5~50%，得到浆料C；

(4)将浆料C均匀涂覆在极片B涂有浆料A的一面，经温度为50℃~120℃条件下干燥，得到正极结构。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为N-甲基吡咯烷酮或水。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的涂覆方法为刮涂法、喷涂法、丝网印刷法、辊压法、激光打印法中的一种；所述干燥方式为鼓风干燥、真空干燥、加热平台敞开式干燥中的一种。