[發明專利]一種鋰硫電池正極的制備方法

有效

• 申請號: 201310181941.5
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103268934A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 吳鋒;陳君政;陳人杰;趙騰;李麗;陳實
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/58
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

1.一種鋰硫電池正極的制備方法，其特征在于：所述方法為通過電化學刻蝕法在集流體表面形成納米多孔道結構，然后將硫導電聚合物或單質硫沉積或者復合在集流體納米多孔道結構的表面或內部，得到所述鋰硫電池正極。

2.根據權利要求1所述的一種鋰硫電池正極的制備方法，其特征在于：所述集流體為鋁箔。

3.根據權利要求2所述的一種鋰硫電池正極的制備方法，其特征在于：所述方法的具體步驟如下：

步驟一、電化學刻蝕鋁箔，刻蝕條件為在直流電作用下，以石墨棒為陰極，鋁箔為陽極，電解液為含有10wt%鹽酸和3wt%氯化鋁的水溶液，電流密度為400-800mA/cm²，刻蝕溫度為50～80℃，刻蝕時間為10～30min；

步驟二、通過熱處理、溶液交換或化學合成方法，將單質硫或硫導電聚合物沉積到鋁箔刻蝕后的多孔道結構中；

步驟三、將步驟二得到的沉積有硫或硫導電聚合物的鋁箔先用無水甲醇再用水沖洗，干燥后得到所述鋰硫電池正極。

4.根據權利要求3所述的一種鋰硫電池正極的制備方法，其特征在于：所述步驟二的溶液交換方法沉積單質硫，是將電化學刻蝕得到的鋁箔在含硫10wt%的CS₂溶液中浸泡2～5min，取出后室溫下靜置。

5.根據權利要求3所述的一種鋰硫電池正極的制備方法，其特征在于：所述步驟二的熱處理方法沉積單質硫，是在電化學刻蝕得到的鋁箔的表面平鋪單質硫，155℃下靜置24h，最后用CS₂洗掉多余單質硫。

6.根據權利要求3所述的一種鋰硫電池正極的制備方法，其特征在于：所述步驟二的化學合成方法沉積單質硫，是將電化學刻蝕得到的鋁箔置于1M溶質為Na₂S和S的水溶液中，其中Na₂S與S的質量比為1:1；然后加入1M的硫酸或2M的甲酸溶液反應2h，Na₂S和S的水溶液的體積=硫酸或甲酸溶液的體積。

7.根據權利要求3所述的一種鋰硫電池正極的制備方法，其特征在于：所述步驟二的化學合成方法沉積硫導電聚合物，是將電化學刻蝕得到的鋁箔置于100ml含有0.1mol/L噻吩單體和10g硫的CCl₄中，然后加入FeCl₃0～4℃反應12h，其中FeCl₃與噻吩的質量比為4:1。

8.一種二次鋰電池，其特征在于：所述二次鋰電池包括正極活性材料、負極、電解質和隔膜，其中正極活性材料為權利要求1～3任一項所述方法制備得到的鋰硫電池正極，負極為金屬鋰或含鋰金屬合金，電解質為有機液態、離子液體、固態或凝聚態的電解質。