[發(fā)明專利]一種鋰硫電池用電極及其制備和包含其的鋰硫電池結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611062786.5
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108123167B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 勾劍;張華民;張洪章;李先鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/58;H01M4/52
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種鋰硫電池用電極的制備方法，其特征在于:

1)電極基體預(yù)處理：活化預(yù)處理溶液配制，是將鎳鹽溶于PH值在2.0-5.0之間的硫酸、鹽酸或硝酸的溶液中，該溶液采用的溶劑為水、乙醇、DMSO、環(huán)丁砜中的一種或兩種以上，鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、硝酸鎳中的一種或兩種以上，于預(yù)處理溶液的質(zhì)量濃度180-400g/L；

以活化預(yù)處理溶液為電解液，以電極基體和鎳片分別作為負極和正極，在相對于電極基體表面積為0.01-20mA/cm²的電流密度下活化1-10分鐘；

2)進行化學(xué)鍍Ni修飾：化學(xué)鍍鍍液包括鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑和緩沖劑組成的水溶液，鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、磷酸鎳、醋酸鎳中的一種或二種以上，質(zhì)量濃度10-50g/L；還原劑為次磷酸鈉、水合肼、硼氫化鈉中的一種或兩種以上，質(zhì)量濃度10-50g/L；絡(luò)合劑由EDTA、EGTA、酒石酸鈉、檸檬酸鈉中的一種或兩種以上，質(zhì)量濃度10-50g/L；緩沖劑為醋酸鈉，醋酸銨，氯化銨中的一種或兩種以上，質(zhì)量濃度10-50g/L；溶液_PH在4.0-5.0或8.0-9.5之間；化學(xué)鍍過程中溫度控制在60-90℃之間，時間控制在15分鐘-8小時之間；

所述制備的電極通過化學(xué)原位沉積電極基體使其二側(cè)表面均沉積有金屬鎳層，在電極基體內(nèi)部沉積有金屬鎳，電極表面金屬鎳層厚度0.2μm-4μm；電極基體包括碳材料、硫、粘結(jié)劑，其中硫的質(zhì)量含量40-50％，粘結(jié)劑的質(zhì)量含量20-35％，電極基體內(nèi)部金屬鎳質(zhì)量含量占電極的0.01-2wt％。

2.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:化學(xué)鍍鍍液還包括穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑為硫代硫酸鈉，碘化鉀，硫脲中的一種或兩種以上，質(zhì)量濃度0.01-0.1g/L。

3.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:采用的PH調(diào)節(jié)劑為100-400g/L濃度的鹽酸或硫酸溶液；40-160g/L濃度的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。

4.按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述碳材料包括碳納米管、石墨烯、碳納米纖維、BP2000、KB600、KB300、Super-P中的一種或兩種以上。

5.按照權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于：所述粘結(jié)劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)中的一種或兩種以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述制備方法制備的電極作為正極應(yīng)用于鋰硫電池中，鋰硫電池由正極、膜和鋰負極組成。