[發明專利]一種新的電極修飾方法

有效

• 申請號: 201310038615.9
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103117377A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 單忠強;唐其偉;田建華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明是關于電化學領域的電池正極材料，特別涉及一種對鋰硫電池正極進行修飾的方法。

背景技術

隨著石油等不可再生能源的不斷消耗，當今社會對電能等可再生能源的需求不斷提高。但電能只有被有效地儲存起來才能得到更廣泛的應用。近三十年來，鋰離子電池已得到廣泛研究并且也已經得到了一定的應用。但由于鋰離子電池本身的容量和能量都不高，所以它們只能應用在手機、筆記本電腦和數碼相機等小型電器中，無法滿足電動車大型用電器的要求。

鋰硫電池是一種具有高容量、高能量得電池，其正極為硫/碳復合材料，負極為金屬鋰。鋰硫電池的理論比容量為1672mAh/g,能量密度可達2600Wh/Kg.，因此，鋰硫電池被認為是一種非常有前景的可應用于大型用電器的電池。

發明內容

本發明的目的，是對鋰硫電池的正極進行修飾，提供一種循環性能和效率更高的鋰硫電池的電池正極材料。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種新的電極修飾方法，步驟如下：

（1）將升華硫與乙炔黑或者超導炭黑按質量比7:2,、1:1或者8:2加入球磨罐中，球磨介質為原料、乙醇與球石，其重量比為1:5:5，在300r/min的轉速下球磨9h后取出，烘干后制成硫碳復合材料；

（2）將步驟（1）制成的硫碳復合材料與導電劑和粘結劑按質量比為7:2:1采用濕法混合，涂敷在鋁箔上，烘干后制成電極；所述導電劑為乙炔黑，所述粘結劑為PVDF即聚偏氟乙烯；

（3）在步驟（2）制成的電極表面涂覆一層含有全氟磺酸型物質的膜溶液，室溫晾干制成修飾電極，含有全氟磺酸類物質的溶液的質量分數為1%-5%。

所述步驟（1）超導炭黑為super-P超導炭黑或者BP2000超導炭黑。

所述步驟（2）所述的含有全氟磺酸型物質的膜溶液為美國陶氏化學公司的DOW膜溶液、美國杜邦公司的Nafion膜溶液、日本旭化成公司的Aciplex膜溶液或者日本旭硝子株式會社的Flemion膜溶液。

所述步驟（1）、步驟（2）的烘干溫度為50℃，采用鼓風干燥箱烘干。

本發明的有益效果是，采用修飾過的電極組裝的鋰硫電池具有更好的循環性能和較高的充放電效率。例如，修飾過的電極在0.2C時循環100次后比容量可達880mAh/g，而未加修飾的電極60次后比容量只有410.7mAh/g；修飾電極的效率為92%，未加修飾的電極效率只有62%。

附圖說明

圖1為采用實施例7的修飾電極組裝成的鋰硫電池的循環壽命及效率曲線；

圖2為采用未修飾電極組裝成的鋰硫電池的循環壽命及效率曲線。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發作進一步描述。

實施例1

（1）將升華硫與super-P按7:2的比例加入到磨罐中，加入25毫升乙醇，在轉速為300r/min的球磨機中球磨9h后取出，在鼓風干燥箱里于50℃烘干，制成硫/super-P復合材料。

（2）將硫/super-P復合材料與乙炔黑、PVDF按7:2:1的重量比采用濕法混合均勻，涂敷在鋁箔上，在鼓風干燥箱里于50℃烘干，制成電極。

（3）將質量分數為1%的DOW膜溶液均勻涂敷在電極表面，然后在室溫晾干成膜，制成修飾電極。

實施例2

（1）將升華硫與乙炔黑按7:2的比例加入到磨罐中，加入適量25毫升乙醇，在轉速為300r/min的球磨機中球磨9h后取出，在鼓風干燥箱里于50℃烘干，制成硫/乙炔黑復合材料。

（2）將硫/乙炔黑復合材料、乙炔黑、PVDF按7:2:1的重量比采用濕法混合均勻，涂敷在鋁箔上，在鼓風干燥箱里于50℃烘干，制成電極。

（3）將質量分數為2%的DOW膜溶液均勻涂敷在電極表面，然后在室溫晾干成膜，制成修飾電極。

實施例3

（1）將升華硫與BP2000按8:2的比例加入到磨罐中，加入適量25毫升乙醇（要用具體數值），在轉速為300r/min的球磨機中球磨9h后取出，在鼓風干燥箱里于50℃烘干，制成硫/BP2000復合材料。

（2）然后將硫/BP2000復合材料、乙炔黑、PVDF按7:2:1的重量比采用濕法混合均勻，涂敷在鋁箔上，在鼓風干燥箱里于50℃烘干，制成電極。

（3）把質量分數為5%的Aciplex膜溶液均勻涂敷在電極表面，然后在室溫晾干成膜，制成修飾電極。

實施例4