[實用新型]二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片

有效

• 申請號: 201420658629.0
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN204156002U
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 趙宇光;鐘毓娟
• 申請（專利權）人: 南京中儲新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/137
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于電化學和新能源產品領域，涉及一種聚丙烯腈纖維/硫復合電極片及其在二次鋁電池中的應用。

背景技術

隨著可移動電子和通訊設備的迅速發展，二次電池的需求更為迫切，且越來越傾向于密集型、薄型、小型、輕型和高能量密度的電池的開發。鋁的能量密度為2980mAh/g，且其質量輕、價格低廉、資源豐富、使用安全，是理想的電池負極材料；硫的能量密度為1675mAh/g，自然界儲量豐富，安全環保，價格低廉，在二次電池中的應用已較為廣泛。因此以鋁金屬或鋁合金為負極和硫基材料為正極的二次鋁硫電池是符合需求的最具吸引力的電池體系。

二次鋁硫電池的工作原理是硫與鋁之間的可逆氧化還原反應。目前，鋁硫電池的技術瓶頸在于硫基正極材料存在著活性材料損失、導電性差、還原過程產生的中間體多聚硫化物易溶于電解液、部分溶解的多聚硫化物擴散到達金屬鋁負極表面產生自放電反應及沉積在負極上使其鈍化等問題，最終導致硫活性物質利用率低、容量衰減迅速、電池循環性能差。

為了克服單質硫存在的缺陷，將單質硫負載到具有高比表面積、良好導電性和穩定性的導電聚合物材料中是常用的解決方法之一，常用的導電聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚丙烯腈等，通常和碳材料、硫復合形成正極材料，采用原位聚合的方式制備，起到提高正極材料穩定性、導電性、比容量的作用，同時還可抑制硫的熔失，提高循環性能。一維結構的導電聚丙烯腈纖維具有更高的比表面積和電導率，表面膨松多孔，將其與硫復合能得到電化學性能優良的正極材料。

發明內容

（一）??發明目的

本實用新型的目的在于改進現有電極存在的硫負載量偏低，導電性差，能量密度低，循環性能差等問題，提供一種二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片，包括活性漿料層、集流體和涂覆層，其中，活性漿料層由粘結劑和活性材料組成，具體地，活性材料為聚丙烯腈纖維/硫復合材料。所述電極具有能量密度高、導電性優良，穩定性好等優點。

（二）??技術方案

為實現上述發明目的，本實用新型提供了如下技術方案：

一種二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片，包括活性漿料層1、涂覆層3和集流體2，其特征在于，所述活性漿料層1由活性材料和粘結劑組成，其中活性材料為聚丙烯腈纖維/硫復合材料；所述涂覆層3為多孔碳層，厚度在0.01-0.05mm。

方案所述的二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片，其特征在于，所述活性材料中，硫采用熱處理的方式均勻負載于聚丙烯腈纖維表面，復合溫度為300-450℃。

方案所述的二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片，其特征在于，所述集流體為鋁箔，厚度為0.1-0.3mm。

方案所述的二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片，其特征在于，所述復合正極片省卻了導電劑。

方案所述的二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片的具體制備如下：選取100-300nm尺寸的聚丙烯纖維同單質硫以質量比1:10-1:20于300-450℃溫度下惰性氣體保護下進行熱處理，10h后，取出得到上述活性材料聚丙烯腈纖維/硫復合材料，將其同粘結劑混合制成活性漿料層1；選取0.1-0.3mm厚的鋁箔作為集流體2，先在其上下表面分別涂覆一層0.01-0.05mm厚的多孔碳層3，然后將活性漿料層1涂在多孔碳層3上，最后將所得復合材料烘干裁成適合尺寸的正極片即可。

（三）??有益效果

本實用新型所述二次鋁電池用聚丙烯腈纖維/硫復合電極片，包括活性漿料層1、涂覆層3和集流體2。涂覆層為多孔碳層，可使得集流體與電極材料的相容性增強，界面接觸電阻降低，提高電極的功率密度；一維納米聚丙烯腈纖維比表面積巨大，其疏松多孔結構有利于吸附硫及還原產物，可有效提高硫的負載量，并抑制多硫化物的溶解，從而提高電池的循環性能；同硫高溫復合后可有效提高硫電極的導電性，同時聚丙烯腈自身還能作為活性物質提供一部分容量，且省卻了導電劑，電極的比容量得到提高。

（四）??附圖說明

圖1是本實用新型所述的復合正極片結構示意圖。

其中，1—活性漿料層，2—集流體，3—涂覆層。

（五）??具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。下面的實施例描述了本實用新型的幾種實施方式，它們僅是說明性的，而非限制性的。