[發明專利]一種硫化鋰/納米硅碳全電池及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710712065.2
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107275571A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 胡曉喬;王韶峰;侯賢華
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58;H01M10/0585
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 裘暉,劉瑜

1.一種硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于，包含如下步驟：

(1)將硫酸鋰分散到水中，得到溶液A，將有機碳源分散到極性有機溶劑中，得到溶液B，再將溶液A和溶液B混合均勻，得到混合溶液C；

(2)將步驟(1)中得到的混合溶液C進行干燥制粉，得到前驅體D；

(3)將步驟(2)中得到的前驅體D進行煅燒，得到碳包覆硫化鋰復合正極材料E；

(4)將納米硅分散到有機溶劑中，得到懸濁液F，將有機碳源分散到有機溶劑中，得到溶液G，將人造石墨分散到有機溶劑中，得到懸濁液H，再將懸濁液F、溶液G和懸濁液H混合均勻，得到混合液I；

(5)將步驟(4)中得到的混合液I進行干燥制粉，得到前驅體J；

(6)將步驟(5)中得到的前驅體J進行煅燒，得到碳包覆硅碳復合負極材料K；

(7)將步驟(3)中得到的碳包覆硫化鋰復合正極材料E、粘結劑和導電劑混合均勻后調成漿料，再涂覆在鋁箔上，干燥，輥壓，得到鋰-硫電池正極片；

(8)將步驟(6)中得到的碳包覆硅碳復合負極材料K、粘結劑和導電劑混合均勻后調成漿料，再涂覆在鋁箔上，干燥，輥壓，得到鋰-硫電池負極片；

(9)將步驟(7)中得到的鋰-硫電池正極片、隔膜、電解液和步驟(8)中得到的鋰-硫電池負極片進行封裝，得到硫化鋰/納米硅碳全電池。

2.根據權利要求1所述的硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于：

步驟(1)中所述的有機碳源為蔗糖、葡萄糖、瀝青、和聚乙烯醇中的至少一種；

步驟(1)中所述的極性有機溶劑為水或四氫呋喃；

步驟(4)中所述的有機碳源為檸檬酸、羧甲基纖維素、瀝青和葡萄糖中的至少一種；

步驟(4)中所述的有機溶劑為無水乙醇、丙酮和四氫呋喃中的一種。

3.根據權利要求1所述的硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于：

步驟(1)中所述的硫酸鋰和有機碳源的質量比為1：7.0～7.5；

步驟(4)中所述的納米硅、有機碳源和人造石墨的質量比為1：2～4：0.5～0.8。

4.根據權利要求1所述的硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于：

步驟(7)中所述的碳包覆硫化鋰復合正極材料E、粘結劑和導電劑的質量比為70～84：15～8：15～8；

步驟(8)中所述的碳包覆硅碳復合負極材料K、粘結劑和導電劑混合的質量比為76～84：12～8：12～8。

5.根據權利要求1所述的硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于：

步驟(3)和步驟(6)中所述的煅燒為在惰性氣體保護下進行煅燒；

步驟(3)中所述的煅燒的條件為：以2～10℃/min的速度升溫至600～850℃，再恒溫保持1～5h；

步驟(6)中所述的煅燒的條件為：以2～5℃/min的速度升溫至700～900℃，再恒溫保持3～10h。

6.根據權利要求1所述的硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于：

步驟(2)中所述的干燥為采用閉式循環噴霧干燥機進行干燥；所述閉式循環噴霧干燥機為離心霧化器，其轉速為15000～40000r/min，進出口溫度分別為100～300℃和60～120℃，進料速度為10～20mL/min；

步驟(5)中所述的干燥的條件為：在60～90℃的干燥箱中干燥6～14h；

步驟(7)和步驟(8)中所述的干燥的條件為：在50～100℃的真空條件下干燥5～24h。

7.根據權利要求1所述的硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于：

步驟(4)中所述的納米硅的粒徑大小為30～100nm；

步驟(4)中所述納米硅的分散方式為超聲分散；

步驟(7)中所述的粘結劑為聚偏二氟乙烯或聚乙烯吡咯烷酮K30；

步驟(7)中所述的導電劑為導電碳黑Super-P、科琴黑或乙炔黑。

8.根據權利要求1所述的硫化鋰/納米硅碳全電池的制備方法，其特征在于：

步驟(7)中所述的涂覆的厚度為120～200微米；

步驟(7)中所述的輥壓的厚度為90～140微米；

步驟(8)中所述的涂覆的厚度為100～180微米；

步驟(8)中所述的輥壓的厚度為75～150微米。