[發(fā)明專利]一種鋰硫電池正極結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210482976.8
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103840125A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張華民;王美日;張益寧;曲超;王倩;李婧;聶紅嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種鋰硫電池用正極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述正極結(jié)構(gòu)是以集流體作為基底，在其上附著有兩層不同孔徑的碳硫復(fù)合物層，按順序依次為集流體、大孔徑碳硫復(fù)合物層、小孔徑碳硫復(fù)合物層；

大孔徑的碳硫復(fù)合物層厚度為50~500μm，小孔徑的碳硫復(fù)合物層厚度為10μm~200μm；

所述碳硫復(fù)合物是采用碳材料和硫材料制備而成，所述大孔徑碳硫復(fù)合物層中碳硫復(fù)合物采用的碳材料為大孔徑碳材料，所述小孔徑碳硫復(fù)合物層中碳硫復(fù)合物采用的碳材料為小孔徑碳材料；

大孔徑碳材料是指孔徑為大于100nm，小于1μm，其中孔體積占總孔容50-90%的碳材料；

小孔徑碳材料是指孔徑為0.5nm~100nm，其中孔體積占總孔容大于50~90%的碳材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳硫復(fù)合物層包括碳硫復(fù)合物、粘結(jié)劑，其中還可添加或不添導(dǎo)電劑，碳硫復(fù)合物、導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1：（0~1）：（0.01~0.5）；碳硫復(fù)合物含硫量為10~95wt%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述大孔徑碳材料的碳材料比表面為60-2000m²/g，小孔徑碳材料比表面為300-3000m²/g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的正極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的碳材料為活性炭、炭氣凝膠、石墨烯、氧化石墨、膨脹石墨、碳納米管、碳納米纖維、介孔碳中的一種或二種以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的導(dǎo)電劑為乙炔黑、炭黑、石墨、碳納米管、碳納米纖維、介孔碳中的一種或二種以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸的一種或二種以上；

所述的集流體為泡沫碳、碳紙、碳布、泡沫鎳，鋁箔中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述碳硫復(fù)合物是采用碳材料和硫材料制備而成，硫材料為硫單質(zhì)；所述的碳硫復(fù)合物的制備方法為機械混合法、溶液復(fù)合法、熔融法、原位反應(yīng)復(fù)合法、凝膠沉淀復(fù)合法、氣相充硫法或減壓氣相充硫法中的一種。

8.一種權(quán)利要求1所述正極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：

(1)將采用大孔徑碳材料制備的碳硫復(fù)合物、導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑按質(zhì)量比為1：（0~1）：（0.01~0.5）加入到分散劑中，進行充分?jǐn)嚢瑁渲校腆w含量為5~50wt.%，得到漿料A;

(2)將漿料A均勻涂覆在集流體上，經(jīng)干燥處理得到極片B；

(3)將采用小孔徑碳材料制備的碳硫復(fù)合物、導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑按質(zhì)量比1：（0~1）：（0.01~0.5）加入到分散劑中，進行充分?jǐn)嚢瑁渲校腆w含量為5~50%，得到漿料C；

(4)將漿料C均勻涂覆在極片B涂有漿料A的一面，經(jīng)溫度為50℃~120℃條件下干燥，得到正極結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述的分散劑為N-甲基吡咯烷酮或水。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述的涂覆方法為刮涂法、噴涂法、絲網(wǎng)印刷法、輥壓法、激光打印法中的一種；所述干燥方式為鼓風(fēng)干燥、真空干燥、加熱平臺敞開式干燥中的一種。