[發明專利]一種硫化鋅與氧化石墨烯復合物的制備方法及其在鋰硫電池正極材料中的應用

有效

• 申請號: 201810336867.2
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108539171B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張昭良;孫丹;辛穎;李倩
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種鋰硫電池的制備方法，其特征在于，所述鋰硫電池采用以下方法制備而成：

（1）S-ZnS/石墨烯的制備：配制1 mg/ml ZnS/石墨烯的溶液50-60 mL ，與0.24-0.44 g的Na₂SO₃ 、1.22-1.44 g的Na₂S·9H₂O攪拌混合30 min，之后，逐滴加入8-12 mL的1 mol/L的H₂SO₄繼續攪拌12 h，產物經離心分離，繼而用去離子水過濾洗滌去除殘留的Na₂SO₃ 和Na₂S，最后冷凍干燥獲得粉末狀的樣品即為S-ZnS/石墨烯；

（2）漿料的制備：將烘干的S- ZnS/石墨烯、導電劑與粘結劑混合，加入相應的溶劑，于瑪瑙研缽中研磨混合制成漿料；

（3）電極的制作：采用刮涂法將漿料均勻的涂覆在集流體上，在50-90 ^oC下干燥6-48 h，最后切成直徑為8 mm的圓形極片；

（4）電池的組裝：以所制備的圓形極片為正極，Celgard 2300作為隔膜，商用金屬Li片作為負極；添加醚類電解液或者碳酸酯類電解液在充滿氬氣的手套箱中完成電池的組裝；

所述ZnS/石墨烯復合物材料具體制備方法如下：

（a）將0.272-0.408 mL的二硫化碳CS₂和65-75 mL乙二胺溶液攪拌混合直到CS₂液滴完全溶解，得混合溶液；然后，將60mg氧化石墨烯GO加入到80mL溶劑中超聲處理，然后加入到混合溶液中，繼續攪拌30-120 min，得混合液；所述乙二胺溶液的濃度為0.075 M；

（b）將硝酸鋅溶液在持續攪拌的情況下逐滴加入到混合液中，滴加完畢后轉移到釜中，在180^oC加熱12 h，然后冷卻至室溫，樣品經離心分離，進而經去離子水和乙醇洗滌，烘干即可。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（a）中，所述溶劑為乙醇、乙二醇、去離子水中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硝酸鋅溶液的濃度為0.05 M，硝酸鋅溶液的加入體積為30-38mL。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述S- ZnS/石墨烯、導電劑與粘結劑質量比為8:1:1或者7:2:1。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述導電劑為乙炔黑、Super P、科琴黑、導電炭黑BP2000、碳纖維、碳納米管、石墨烯、氮摻雜石墨烯中的一種或幾種；所述粘結劑為水性粘結劑中的羧甲基纖維素鈉或者油溶性粘結劑中的聚偏氟乙烯PVDF、丁苯橡膠SBR、聚乙烯醇、聚四氟乙烯PTFE、聚氨酯中的一種或幾種，其中油溶性粘結劑的溶劑為N-甲基吡咯烷酮NMP，水性粘結劑中的溶劑為水；所述集流體為鋁箔、覆碳鋁箔、導電碳紙、導電碳氈或導電碳布。