[發(fā)明專利]一種柔性的鋰硫電池正極材料有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710453599.8 | 申請日： | 2017-06-15 |
| 公開（公告）號： | CN107221660B | 公開（公告）日： | 2020-02-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳人杰;劉玉婷;葉玉勝;吳鋒;曲薇;楊天宇;李麗 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京理工大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 11120 北京理工大學(xué)專利中心 | 代理人： | 周蜜;仇蕾安 |
| 地址： | 100081 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 柔性 電池 正極 材料 | ||
本發(fā)明涉及一種柔性的鋰硫電池正極材料，屬于電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。所述正極材料通過如下方法得到：將碳材料加入溶解有聚合物單體的分散液中，根據(jù)情況加入氧化劑，攪拌混合均勻，過濾得到粉體；將粉體、粘結(jié)劑和成膜劑混合均勻后涂于基底上，干燥，用溶劑1沖洗去除雜質(zhì)，從基底上脫落，得到底片；在惰性氣氛中，將硫單質(zhì)溶解于溶劑2中后滴加到底片上，待溶劑揮發(fā)后得到所述正極材料。所述正極材料可自支撐且具有柔性，無集流體；可以單片或多層疊加作為鋰硫電池正極；所述正極材料可提高活性物質(zhì)硫的利用率，同時可有效抑制多硫化物的溶解，提高鋰硫電池的循環(huán)壽命，降低鋰硫電池阻抗；制備方法簡單，成本低廉，綠色環(huán)保，易于實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種柔性的鋰硫電池正極材料，屬于電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
鋰硫(Li-S)電池具有高的理論能量密度(2600Wh kg-1，2800Wh L-1)，并且硫單質(zhì)價格低廉，對環(huán)境影響小，因此一直備受研究人員的青睞。然而，Li-S電池的實際能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性受到單質(zhì)硫低電子和離子電導(dǎo)率的限制；除此之外，Li-S電池反應(yīng)前后正極體積變化大，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞和失效，最終導(dǎo)致中間硫化物溶解在電解質(zhì)中。上述問題存在兩方面的不足，一方面是活性物質(zhì)的利用率低，另一方面是界面的穩(wěn)定性差。在Li-S電池的循環(huán)過程中，正極的固體S或Li2Sx(x為1或2)形成一系列中間多硫化物(Li2Sx，x＝4、8、6、4和3)，最終變?yōu)閷?dǎo)電性差的Li2Sx固體(x為1或2)或S單質(zhì)。長鏈的多硫化物(例如Li2S8和Li2S6)在電解液中具有高溶解度，并在整個電池的正負(fù)極之間擴(kuò)散，導(dǎo)致穿梭效應(yīng)和容量損失，穿梭效應(yīng)問題長期以來被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為是成為Li-S電池庫侖效率低，容量衰退迅速的最主要原因之一。
現(xiàn)有研究報道中，通過尋找合適的正極材料和電解質(zhì)體系，可使Li-S電池的性能得到有效改善。研究者們在硫電極材料的組成及制備方法、電解液的優(yōu)化、鋰負(fù)極的表面修飾等方面進(jìn)行了深入研究。在Li-S電池正極的研究方面，硫/碳材料取得了較為顯著的效果，所采用的碳材料通常用有比較高的比表面積且為孔隙結(jié)構(gòu)，這樣利于硫的負(fù)載均勻。所采用的制備方法也通常為熱處理或溶液浸漬的制備方法。一方面，微孔和介孔具有較強(qiáng)的吸附特性，可以限制多硫化物的溶解流失；另一方面，硫在碳孔中的不飽和填充狀態(tài)為體積膨脹提供緩沖空間。然而所述熱處理或溶液浸漬的制備方法比較繁瑣，精確度較低，負(fù)載的硫的分布不一定均勻，受制備條件影響大，這在很大程度上影響了鋰硫電池的循環(huán)壽命。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性的鋰硫電池正極材料。所述正極材料具有柔性、免粘結(jié)劑和免集流體的特點，制備方法簡單并能有效解決正極硫負(fù)載不均勻的問題。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種柔性的鋰硫電池正極材料，所述正極材料由通過如下制備方法得到：
(1)底片的制備
在室溫下，將碳材料加入溶解有聚合物單體的分散液中，根據(jù)情況加入氧化劑，攪拌4h～24h混合均勻，過濾，得到粉體；將粉體、粘結(jié)劑和成膜劑混合均勻，得到漿料；將漿料涂于基底上，干燥4h～24h，用溶劑1沖洗去除雜質(zhì)，從基底上脫落，即可得到底片。
其中，所述碳材料優(yōu)選為石墨烯、氧化石墨烯、碳納米纖維、碳納米管和多孔碳顆粒中的一種以上；
聚合物單體為鹽酸多巴胺、多巴胺、乙二醇、苯胺、吡咯和噻吩中的一種以上；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于北京理工大學(xué)，未經(jīng)北京理工大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201710453599.8/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
