[发明专利]一种固态锂硫电池、电池正极及其制备方法

权利要求书

1.一种固态锂硫电池正极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将单质硫溶解在溶剂中，加入碳载体混合均匀，得到悬浊液；将三乙基硼氢化锂的四氢呋喃溶液与所述悬浊液混合，干燥去除溶剂，得到硫化锂和碳载体的第一混合物；进行步骤(2)或直接进行步骤(3)；

(2)LiX溶液中加入所述第一混合物，混合后干燥去除溶剂，得到硫化锂、LiX与碳载体的第二混合物，其中，X选自Cl，Br，I中的一种或几种；

(3)步骤(1)或步骤(2)得到的第一混合物或第二混合物加入五硫化二磷，在真空条件下加热至276℃以上，得到锂源、五硫化二磷和碳载体的第三混合物；

(4)将步骤(3)得到的第三混合物焙烧，得到固体电解质与碳载体的第四混合物；

(5)将所述第四混合物中加入溶有单质硫的溶液并混合，干燥去除溶剂，得到第五混合物；

(6)将所述第五混合物与粘结剂混合后挤压成型，得到所述的固态锂硫电池正极。

2.根据权利要求1所述的固态锂硫电池正极的制备方法，其特征在于，将步骤(3)得到的第三混合物在焙烧前进行研磨；优选地，所述研磨是在真空条件下球磨1～3小时。

3.根据权利要求1所述的固态锂硫电池正极的制备方法，其特征在于，溶解单质硫的溶剂为四氯化碳、苯、丙酮、三氯甲烷、三氯乙烯、二硫化碳中的一种；优选地，所述溶剂为二硫化碳。

4.根据权利要求1所述的固态锂硫电池正极的制备方法，其特征在于，所述焙烧是在500℃～600℃以及氩气气氛保护下焙烧30分钟～1小时。

5.一种固态锂硫电池正极，其特征在于，按质量百分比计，主要由下述组分组成：

其中，所述的固体电解质为二元硫化物(Li₂S)_a(P₂S₅)_1-a或三元硫化物(Li₂S)_b(P₂S₅)_c(LiX)_1-b-c，X选自Cl，Br，I中的一种或几种，0＜a＜1，0＜b＜1、0＜c＜1且0＜b+c＜1。

6.根据权利要求5所述的固态锂硫电池正极，其特征在于，所述固体电解质为Li₃PS₄、Li₇P₃S₁₁、Li₆PS₅X中的一种，X为Cl、Br或I。

7.根据权利要求5所述的固态锂硫电池正极，其特征在于，所述碳载体为碳纤维、碳纳米管、石墨烯、石墨烯碳纳米管杂化物、活性炭中的一种；优先地，所述碳载体的比表面积为10～1000m²/g，孔径为0.5～100nm。

8.根据权利要求5所述的固态锂硫电池正极，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇中的一种。

9.根据权利要求5所述的固态锂硫电池正极，其特征在于，固态锂硫电池正极的单面硫面载量为0.5～8mg/cm²。

10.一种固态锂硫电池，其特征在于，包括如权利要求5-9任一项所述固态锂硫电池正极。