[发明专利]柔性自支撑锂硫电池正极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种柔性自支撑锂硫电池正极的制备方法，包括以下步骤：提供氧化石墨烯的水分散液，在搅拌条件下往所述氧化石墨烯的水分散液加入硫单质得到混悬体系，将所述混悬体系进行超声处理，得到氧化石墨烯‑硫单质分散液；将所述氧化石墨烯‑硫单质分散液在搅拌条件下进行加热浓缩处理，得到氧化石墨烯‑硫单质浓缩液；将所述氧化石墨烯‑硫单质浓缩液沉积在基板上，对沉积样品进行抽真空处理后，干燥形成氧化石墨烯‑硫复合物薄膜；将所述氧化石墨烯‑硫复合物薄膜置于酸性溶液中进行还原处理，得到柔性自支撑锂硫电池正极：石墨烯‑硫复合物电极。

技术领域

本发明属于电池正极材料技术领域，尤其涉及一种柔性自支撑锂硫电池正极及其制备方法，一种锂硫电池。

背景技术

随着新能源产业的尤其是新能源汽车产业的迅猛发展，动力型锂离子电池的需求急剧增加。但是由于材料本身的特性所限，三元锂离子电池的能量密度提升遇到天花板，不能解决消费者对新能源汽车续驶里程的焦虑。同时，能量密度提升带来三元锂离子电池的安全性能进一步下降，且随着国家补贴的退坡，三元锂离子电池的成本能不能被市场接受也有待观察。

另一方面，消费类电子产品中，可穿戴的柔性设备愈发得到消费者的青睐，各种可穿戴柔性设备层出不穷。柔性的装备需要柔性的化学电源。与三元锂离子电池相比，锂硫电池在安全性、成本和能量密度方面有着巨大的优势。理论能量密度高达2600Wh/kg的锂硫电池得到了广泛的关注和研究。然而锂硫电池在充放电过程中，易溶于电解液的多硫化物(中间产物)，形成严重的“穿梭效应”(穿梭效应是指是在充放电过程中，正极产生的多硫化物(Li₂Sx)中间体溶解到电解液中，并穿过隔膜，向负极扩散，与负极的金属锂直接发生反应，最终造成了电池中有效物质的不可逆损失、电池寿命的衰减、低的库伦效率)，导致锂硫电池的循环寿命很不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性自支撑锂硫电池正极及其制备方法，旨在解决现有的锂硫电池充放电过程中有着严重的“穿梭效应”，导致锂硫电池的循环寿命低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种含有一种柔性自支撑锂硫电池正极的锂硫电池。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种柔性自支撑锂硫电池正极的制备方法，包括以下步骤：

提供氧化石墨烯的水分散液，在搅拌条件下往所述氧化石墨烯的水分散液加入硫单质得到混悬体系，将所述混悬体系进行超声处理，得到氧化石墨烯-硫单质分散液；

将所述氧化石墨烯-硫单质分散液在搅拌条件下进行加热浓缩处理，得到氧化石墨烯-硫单质浓缩液；

将所述氧化石墨烯-硫单质浓缩液沉积在基板上，对沉积样品进行抽真空处理后，干燥形成氧化石墨烯-硫复合物薄膜；

将所述氧化石墨烯-硫复合物薄膜置于酸性溶液中进行还原处理，得到柔性自支撑锂硫电池正极：石墨烯-硫复合物电极。

优选的，在搅拌条件下往所述氧化石墨烯的水分散液加入硫单质得到混悬体系的步骤中，按照所述硫单质与所述氧化石墨烯的质量比为1:8～3:1，往所述氧化石墨烯的水分散液加入硫单质。

优选的，所述氧化石墨烯的水分散液的浓度小于等于10g/L。

优选的，将所述氧化石墨烯-硫单质分散液在搅拌条件下进行加热浓缩处理的步骤中，所述加热浓缩处理的加热温度为60℃～150℃。

优选的，所述氧化石墨烯-硫单质浓缩液中氧化石墨烯的浓度大于10g/L。

优选的，干燥形成氧化石墨烯-硫复合物薄膜的步骤中，干燥处理的温度不高于60℃。