[發明專利]一種電池正極及其制備方法

在審

• 申請號: 201811339530.3
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109461922A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張斌;羅伶平
• 申請（專利權）人: 長沙瑞聯材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/13;H01M4/139;H01M4/04;H01M10/052
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明提供了一種電池正極，包括鋁箔、電極層、粘結劑和導電劑，所述電極層涂覆于所述鋁箔表面，所述電極層包括基體層，包覆所述基體層的聚合物層，以及位于基體層中的芯層。本發明所提供的電池正極，電極層的基體層外包覆導電聚合物層，在基體層中填充芯層，同時利用了基體層的一維管道的物理限制作用和化學成分的吸附作用，解決了現有技術中，鋰硫電池硫正極充放電過程中生成的中間產物多硫離子的穿梭效應，會使電池比容量、循環保持率較低，整體電化學性能低的問題，采用本發明的方法制備得到的電池正極，在0.1C倍率下首次放電比容量為913.4mAh g^?1，經過100次循環后，循環保持率高達73.2％。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種電池正極及其制備方法。

背景技術

隨著新能源汽車和移動電子設備的飛速發展，迫切需要能量密度更高的電池。在新能源體系中，鋰硫電池以其高理論比能量(2600W·h/kg)、單質硫廉價和環境友好等特性，成為下一代最具發展潛力的二次電池體系之一。

典型的鋰硫電池一般采用單質硫作為正極，金屬鋰片作為負極。然而，鋰硫電池主要存在三個問題：(1)單質硫和放電產物硫化鋰作為不導電或低導電的物質，導電性非常差；(2)硫在充放電過程中，體積會擴大和縮小，有可能導致電池損壞；(3)中間產物多硫化鋰的穿梭效應，即在充放電過程中，正極產生的多硫化物(Li₂Sx)中間體溶解到電解液中，并穿過隔膜，向負極擴散，與負極的金屬鋰直接發生反應，最終造成了電池中有效物質的不可逆損失，電池壽命的衰減，以及低的庫倫效率。上述三個問題，尤其是中間產物多硫化鋰的穿梭效應，阻礙了鋰硫電池的商業化。為解決該問題，現有技術主要從物理限制和化學吸附兩方面入手。物理限制方面，主要是在正極用高比表面積的具有孔結構的載體(如石墨烯、碳管等)對硫和多硫化物進行物理吸附和禁錮；化學吸附方面，主要是進一步的是對載體進行化學修飾，修飾活性位點，以實現化學吸附。

然而，現有的技術仍然沒有妥善的解決中間產物多硫化鋰的穿梭效應問題。

發明內容

為解決現有技術中，鋰硫電池的中間產物多硫化鋰的穿梭效應問題，本發明的目的之一是提供一種電池正極。

本發明的目的之二是提供上述電池正極的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種電池正極，包括鋁箔、電極層、粘結劑和導電劑，所述電極層涂覆于所述鋁箔表面，所述電極層包括基體層，包覆所述基體層的聚合物層，以及位于基體層中的芯層。

優選地，所述導電劑為導電炭黑。

優選地，所述粘結劑為PVDF/NMP。

優選地，所述基體層為埃洛石。

優選地，所述聚合物為聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)和聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)中的一種。

優選地，所述芯層為硫單質層。

上述電池正極的制備方法，步驟包括：

(1)將所述基體層用酸浸提后熱處理后，再將基體層分散在溶劑中，向溶劑中加入聚合物單體和氧化劑聚合后得半成品；

(2)向步驟(1)所得半成品中負載所述芯層，得電極層材料；

(3)將步驟(2)所得電極層材料和導電劑按質量比7:2研磨均勻后，加入粘結劑，室溫下攪拌24h后制得漿料；

(4)將步驟(3)所得漿料涂覆于所述鋁箔上，烘干后切片即得電池正極。

優選地，步驟(1)所述的酸為鹽酸、硫酸和草酸中的一種。

進一步優選地，所述鹽酸的質量分數為30～40％。