[发明专利]锂硫电池正极极片的制备方法以及锂硫电池

说明书

本发明属于锂硫电池技术领域，具体公开了一种硫梯度分布的锂硫电池正极极片的制备方法，将碳材料和硫粉混合均匀，得到硫碳粉末；加热所述硫碳粉末，得到硫碳复合材料；将所述硫碳复合材料与导电剂、粘结剂、溶剂混合，得到浆料；将所述浆料涂覆在集流体上，加热后形成正极极片；将步骤S3得到的所述正极极片以集流体在上、涂覆浆料在下的方式置于加热装置中加热，即可得到具有硫梯度分布的锂硫电池正极极片。本发明仅通过控制锂硫电池正极极片的加热方式，即构建了一种具有硫梯度分布的锂硫正极极片，方法简单、效率高，处理过程环保，适用于大规模工业化生产。本发明另公开了上述制备方法制备得到的正极极片在锂硫电池中的应用。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及锂硫电池正极极片的制备方法。

背景技术

能源危机和环境污染大力推动了清洁储能行业的发展。同时，人们生活水平的不断提高，使得人们更加追求大功率和高能耗的一些电子产品，如电动汽车、数码产品等。现今主流的正极材料，如磷酸铁锂、钴酸锂和高镍三元正极材料，有着较为有限的比容量。发展具有高比容量的正极材料就变成了广大科研工作者们的重中之重。

元素硫作为一种轻质、多电子反应的正极材料，具有比容量大（1675 mAh g ^-1）、环境友好、储量丰富、价格低廉等优势。然而，锂硫电池作为下一代高比能电池，中间产物多硫化物的溶解流失和穿梭效应严重恶化正负极传输界面和循环稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种硫梯度分布的锂硫电池正极极片的制备方法。从锂硫电池正极极片本身着手，构建一种硫梯度分布的锂硫电池正极极片，硫梯度分布的结构能极大程度抑制多硫溶解，减小穿梭效应，进而大大提高电池的性能，延长电池寿命。

为实现上述目的，本发明提供以下具体的技术方案。

一种硫梯度分布的锂硫电池正极极片的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，将碳材料和硫粉混合均匀，得到硫碳粉末；

步骤S2，加热所述硫碳粉末，得到硫碳复合材料；

步骤S3，将所述硫碳复合材料与导电剂、粘结剂、溶剂混合，得到浆料；将所述浆料涂覆在集流体上，加热后形成正极极片；

步骤S4，将步骤S3得到的所述正极极片以集流体在上、涂覆浆料在下的方式置于加热装置中加热，即可得到具有硫梯度分布的锂硫电池正极极片。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，所述碳材料为科琴黑、乙炔黑、石墨、石墨烯、多孔碳球中的一种或两种以上；所述硫粉为升华硫粉。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，所述碳材料和硫粉的混合质量比为1：（0.4~0.8）。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，步骤S2所述加热的温度为100~160℃，加热时间为4~20h。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，所述导电剂为乙炔黑、Super P中的至少一种；所述粘结剂为油系粘结剂PVDF或水系粘结剂CMC。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，所述溶剂为NMP、无水乙醇和去离子水中的一种。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，所述浆料中，硫碳复合材料、导电剂和粘结剂的质量比为7~9：2~0.5：1~0.5。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，步骤S3所述加热的温度为40~70℃，加热时间为6~24h。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，所述加热装置选自热台、烘箱或酒精灯中的一种。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，步骤S4所述加热的温度为60~120℃，加热时间为5~120min。