[發(fā)明專利]一種新型硫基材料電極及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410677583.1
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104362296B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙金保;王昀暉;李雪
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/1397
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

1.一種硫基材料電極的制備方法，其特征在于：

所述方法包括以下步驟：

1）將水溶性的鐵的無機鹽及含硫元素的化合物加入去離子水中，攪拌成澄清透明的淺綠色溶液，將溶液轉(zhuǎn)移至高分子聚合物內(nèi)襯中進行水熱反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過洗滌得到硫鐵化合物；

所述水溶性的鐵的無機鹽選自含結(jié)晶水的氯化亞鐵、硫化亞鐵、硝酸亞鐵中至少一種；所述含硫元素的化合物選自硫脲、硫代硫酸鈉、硫酸鈉中一種；所述水溶性的鐵的無機鹽、含硫元素的化合物與去離子水的配比為（8～20）g∶（7～18）g∶50mL；所述高分子聚合物內(nèi)襯的材質(zhì)采用耐高溫至250℃的聚四氟乙烯高分子材料；

2）將步驟1）得到的硫鐵化合物煅燒，再與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑混合，制成漿料，再涂覆在集流體上，經(jīng)過電化學循環(huán)活化，硫鐵化合物與集流體發(fā)生反應(yīng)，得到硫基材料電極，所述集流體為薄膜層或箔狀物，所述薄膜層采用含有銅的薄膜層，所述箔狀物采用含有銅的箔狀物，所述集流體的厚度為10～30μm。

2.如權(quán)利要求1所述硫基材料電極的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述水熱反應(yīng)的溫度為140～220℃，水熱反應(yīng)的時間為10～36h；所述洗滌選用的溶劑為去離子水或乙醇。

3.如權(quán)利要求1所述硫基材料電極的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述煅燒的溫度為300～600℃，煅燒的時間為6～12h。

4.如權(quán)利要求1所述硫基材料電極的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述煅燒是在惰性氣體下煅燒。

5.如權(quán)利要求4所述硫基材料電極的制備方法，其特征在于所述惰性氣體為氬氣。

6.如權(quán)利要求1所述硫基材料電極的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述導(dǎo)電劑選自碳材料，所述碳材料選自碳黑導(dǎo)電劑、石墨導(dǎo)電劑、碳納米棒和石墨烯中的至少一種。

7.如權(quán)利要求6所述硫基材料電極的制備方法，其特征在于所述碳黑導(dǎo)電劑選自乙炔黑、 Super P、Super S、350G、碳纖維、碳納米管、科琴黑中的一種；所述石墨導(dǎo)電劑選自KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15中的一種；所述科琴黑選自KetjenblackEC300J、KetjenblackEC600JD、Carbon ECP、Carbon ECP600JD中的一種。

8.如權(quán)利要求1所述硫基材料電極的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述粘結(jié)劑選自聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚烯烴、丁腈橡膠、丁苯橡膠、聚丙烯腈中的至少一種。

9.如權(quán)利要求1所述的方法制備的硫基材料電極在作為鋰離子二次電池的正極中的應(yīng)用。

10.如權(quán)利要求9所述應(yīng)用，其特征在于其對極的負極材料選自電極電位低的鋰金屬或鋰的合金材料。