[發明專利]一種硫化聚合物鋰電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201611059975.7
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106602068A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 陳福彥
• 申請（專利權）人: 德陽九鼎智遠知識產權運營有限公司
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M10/052
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 房云

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體來講是一種硫化聚合物鋰電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰電池是應用的越來越廣泛，而鋰電池容量的提高成為當下鋰電池研發的重要方向，而其中硫化聚合物成為其能顯著提高鋰電池的容量成為研究的熱點。

20世紀90年代末,Moltech公司利用聚合物和單質硫在200～ 300℃下加熱,進行徹底硫化,發現所得到的產物具有較好的導電性,是制備鋰離子電池正極的低成本材料。2002年,J. L.Wang等[4]報導了以聚丙烯腈為前驅體,用單質硫在300 ℃下進行徹底硫化,所得到的產物具有超過600mAh/g的高容量和良好的循環性。

在用現有的聚合物如聚苯乙烯、聚乙炔、聚丙烯腈作為前驅體制備正極材料存在以下幾個方面的問題：

首先，在制備正極材料其耐熱性嚴重不足，長時間使用很容易發生熱分解，抗老化性能嚴重不足，在最開始的時候容量也許很大，但是在多次充放電之后容量嚴重下降。

其次，現有的硫化聚合物制備的鋰電池在制備的過程當中，硫和聚合物的混合程度不夠，導致容量降低。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題提供一種硫化聚合物鋰電池正極材料及其制備方法，能夠顯著提高鋰電池的使用壽命，并在多次充放電之后依然能夠保持較高的容量。

本發明采用的技術方案如下：

本發明公開了一種硫化聚合物鋰電池正極材料，其特征在于，所述的硫化聚合物為對聚酰亞胺硫化所的聚合物。

其中作為優選，本發明在所述的聚酰亞胺的重復單元上含有苯環或者吡啶環，有利于提高熱穩定性。

作為改進，為聚酰亞胺提供苯環的單體選自：

其中在采用溶劑混合的時候，由于采用了以上的單體，溶解性能大大提高。

本發明還同時公開了一種硫化聚合物鋰電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將聚酰亞胺和硫單質混合；

步驟2：進行硫化。

其中，在步驟1中混合為直接固體粉末混合或者溶于有機溶劑中混合，所述的直接固體粉末混合就是不加入其它物質的情況下直接接觸混合物，所述的溶有有機溶劑中混合，就是將硫磺和聚酰亞胺同時溶解在同一溶劑當中，如N- 甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二硫化碳等，其次降低溫度，降溫的具體數量本領域技術人員在進行操作的時候觀察有否有沉淀以及沉淀的多少即可選擇，優選60℃-70℃。先前溶液和不溶解硫磺和聚酰亞胺的第二溶劑混合，硫磺和聚酰亞胺混合物沉淀出來，第二溶劑可以為乙醚、水，其中對于兩種溶劑的比例，本領域技術人員可以根據需要選用。

其中，所述步驟2的硫化溫度為250℃-350℃。

所述的直接固體粉末混合采用物理方法，所述的物理方法選自但不限于機械力碾壓、螺旋擠壓、高速剪切、氣流磨對撞、超聲波共混處理。

從溶液總沉淀出聚酰亞胺和硫粉的混合物采用與溶液溶劑不同的第二溶劑，并降低溫度的方法。

根據權利要求5所述的所述的硫化聚合物鋰電池正極材料的制備方法，所述的溶于有機溶劑中混合方法中溶液中聚酰亞胺的濃度為5-150g/kg。。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，在其他條件相同的情況下，本發明制備的鋰電池的使用壽命大大提高，在多次充放電之后，依然能夠保持較高的容量。

附圖說明

圖1是實施例1-6測定容量對循環次數的關系圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

具體實施例1：本實施例公開了一種硫化聚合物鋰電池正極材料，采用硫磺對聚酰亞胺進行硫化，聚酰亞胺采用以下單體按照常規方法和領苯二甲酸酐制備。

所述正極材料的制備方法如下：

步驟1：將聚酰亞胺和硫單質混合，其中聚酰亞胺和單質硫的中重量比為1:1。

步驟2：進行硫化，硫化溫度為250℃。

其中步驟1總的混合為機械力碾壓。

具體實施例2：本實施例公開了一種硫化聚合物鋰電池正極材料，采用硫磺對聚酰亞胺進行硫化，聚酰亞胺采用以下單體按照常規方法和對苯二甲酸酐。

所述正極材料的制備方法如下：

步驟1：將聚酰亞胺和硫單質混合，其中聚酰亞胺和單質硫的中重量比為5:1。