[发明专利]一种具有自修复功能的锂硫电池正极活性材料

说明书

一种具有自修复功能的锂硫电池正极活性材料，涉及一种锂硫电池正极材料。本发明是要解决现有的锂硫电池充放电过程中正极的活性物质会在α‑S₈和Li₂S之间转变导致其体积变化的技术问题。本发明的具有自修复功能的锂硫电池正极活性材料是由硫和氨基硅油(壳聚糖、聚乙烯亚胺)‑对苯二甲醛(戊二醛、均苯三甲醛)组成。本发明使硫表面吸附一层自修复网络，用作锂硫电池正极活性物质时缓解了充放电过程中正极活性物质体积变化，避免了正极活性物质进入电解液中，减轻了多硫化物穿梭效应，有助于正极活性物质负载量和利用率的提升。

技术领域

本发明涉及一种锂硫电池正极活性材料。

背景技术

随着社会的发展，军用能源和民用能源领域对电池容量性能提出了更高的要求，锂硫电池凭着其超高的理论比容量(1675mAh/g)和理论比能量(2600Wh/kg)重新成为人们的研究重点。此外，天然单质硫是无毒无害的，且在自然界中储量丰富，这就使得锂硫电池有更好的经济性和环境友好性。虽然有以上优点，但锂硫电池活性物质负载量和利用率低、多硫化物穿梭效应、自放电等问题大大的限制了锂硫电池的应用。导致这些问题的原因是在锂硫电池充放电过程中，正极的活性物质会在α-S₈(密度为2.07g/cm³)和Li₂S(密度为1.66g/cm³)之间转变导致其体积变化，破坏了正极的稳定性。

发明内容

本发明是要解决现有的锂硫电池充放电过程中正极的活性物质会在α-S₈和Li₂S之间转变导致其体积变化，破坏了正极稳定性的技术问题，而提供一种具有自修复功能的锂硫电池正极活性材料。

本发明的一种具有自修复功能的锂硫电池正极活性材料是由硫和组分A-组分B组成；

所述的组分A为氨基硅油、壳聚糖或聚乙烯亚胺；

所述的组分B为对苯二甲醛、戊二醛或均苯三甲醛。

本发明的具有自修复功能的锂硫电池正极活性材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、自修复涂层混合液的制备：将组分B溶解于溶剂中，搅拌1min～120min，加入组分A，搅拌1min～120min，得到自修复涂层混合液；

所述的组分A为氨基硅油、壳聚糖或聚乙烯亚胺；

所述的组分B为对苯二甲醛、戊二醛或均苯三甲醛；

所述的溶剂为四氢呋喃或甲苯；

所述的组分B的质量与溶剂的体积比为(1mg～1000mg):(1mL～500mL)；

所述的组分A的质量与溶剂的的体积比为(1g～20g):(1mL～500mL)；

二、硫粉表面吸附自修复涂层：将微米级单质硫研磨1min～100min，然后将硫粉加入步骤一制备的自修复涂层混合液中，搅拌1h～48h，静置1h～48h，抽滤收集滤饼，将滤饼在温度为20℃～100℃的条件下干燥1h～48h，得到改性硫粉；

步骤二中所述的硫粉的质量与步骤一制备的自修复涂层混合液的体积比为(1g～10g):(1mL～500mL)。

本发明的有益效果：

本发明通过对单质硫进行处理，使硫表面吸附一层通过亚胺键交联的自修复的网络，当此种改性硫粉用作锂硫电池正极活性物质时，由于自修复网络的存在，缓解了充放电过程中正极活性物质体积变化引起的不良反应，避免了碎裂的正极活性物质进入电解液中，减轻了多硫化物穿梭效应，稳定了正极，有助于正极活性物质负载量和利用率的提升。