[發明專利]一種鋰硫電池正極用膜材料有效

申請號：	201410074326.9	申請日：	2014-03-03
公開（公告）號：	CN104183820A	公開（公告）日：	2014-12-03
發明（設計）人：	曹朝霞;馬超;尹艷紅;楊書廷;岳紅云;李向南	申請（專利權）人：	河南師范大學
主分類號：	H01M4/13	分類號：	H01M4/13;H01M4/139;H01M4/62;H01M10/052
代理公司：	鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119	代理人：	牛愛周
地址：	453007 ***	國省代碼：	河南;41
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種電池正極材料
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【說明書】：

技術領域

本發明具體涉及一種鋰硫電池正極用膜材料，屬于電化學電池技術領域。

背景技術

隨著科技邁入新的綠色能源時代，生產成本、循環壽命、安全性能、使用效率等指標成為我們考察儲能體系的重要標準。傳統的二次電池存在比能量低、價格昂貴、無法滿足動力汽車需求等缺憾。因此，開發下一代高比能量、價格低廉、長循環壽命的新型綠色二次電池顯得尤為重要。鋰硫電池具有原材料廉價易得、環境友好、體系比能量高等特點，是目前最有前途的儲能體系之一，已成為近年來廣泛研究的重點。

鋰硫電池是一種以單質硫為正極、金屬鋰為負極的新型綠色二次電池。單質硫作為正極材料，其優點主要表現為價格低廉、環境友好，且比容量高。單質硫的理論比容量為1675mAh/g，理論比能量為2600Wh/Kg，遠高于目前已經市場化的二次電池。鋰硫電池雖具有眾多優點，也存在一些缺憾，如導電性差，容量衰減過快，循環壽命短等問題，均已成為限制鋰硫電池市場化的重要因素。

中國專利（公布號：CN102623676A）公開了一種鋰硫電池用正極材料，由聚萘或其衍生物與硫組合而成，在100mA/g充放電電流密度下循環50次后，電池容量為690.2mAh/g。該正極材料雖能有效固載硫元素，但制備工藝復雜，成本較高，活性物質沒有得到充分利用。Wang等公開了一種鋰硫電池用石墨烯/硫復合正極材料，電池循環50次后放電比容量仍穩定在600mAh/g以上。該復合材料與其他復合硫材料相比具有電性能優異等特點，但其工藝流程冗長、操作復雜，且成本高，仍不能滿足工業化生產需要（Wang,H.,Y.Yang,and?Y.Liang.Graphene-Wrapped?Sulfur?Particles?as?a?Rechargeable?Lithium-Sulfur?Battery?Cathode?Material?with?High?Capacity?and?Cycling?Stability.Nano?Letters,2011.11(7):2644-2647.）。

研究發現，鋰硫電池容量衰減的主要原因是電極結構的破壞。在充放電過程中單質硫易溶解生成可溶性多硫化物，多硫化物溶于電解液中將導致電池充放電的庫倫效率降低，并且會隨著電解液進一步擴散到鋰負極上，造成金屬鋰負極的腐蝕，帶來不可逆的容量損失。因此，解決充放電過程中產生的中間產物的溶解問題，是提高電池循環性能的關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰硫電池正極用膜材料。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：

一種鋰硫電池正極用膜材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）膜前驅體材料預處理：將膜前驅體材料置于醇溶液中浸泡，洗滌后真空干燥備用；

（2）取填充物質、穩定劑及粘結劑A，調漿后涂布于步驟（1）預處理的膜前驅體材料上，真空干燥，得到附有填充物質的膜前驅體材料；

（3）取步驟（2）附有填充物質的膜前驅體材料，在惰性氣氛中高溫處理即得。

所述步驟（1）中膜前驅體材料為棉布、滌綸布、無紡布、導電碳纖維布中的一種或多種。

所述步驟（1）中醇溶液為乙醇、乙二醇或異丙醇的水溶液，濃度為10～50%。

所述步驟（1）中浸泡的時間為5～10小時。

所述步驟（1）中真空干燥的溫度為50～100℃，干燥時間為2～10小時。

所述步驟（2）中填充物質為乙炔黑、超導炭黑、超導石墨、碳納米管、科琴黑、介孔碳中的一種或多種。