[發明專利]一種三明治結構型鋰硫電池正極片的制備方法

有效

• 申請號: 201811389770.4
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109546076B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 張敏剛;魏世偉;陳峰華;閆時建;李英杰
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139;H01M10/052;C23C14/06;C23C14/24;C23C14/35
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 趙禛

1.一種三明治結構型鋰硫電池正極片的制備方法，其特征在于它包括以下步驟：

a、基片預處理：首先，選取表面光滑的鋁箔（3）作為基片，超聲波清洗后干燥處理，獲得表面清潔的鋁箔（3）；然后，將表面清潔的鋁箔（3）按所使用的磁控濺射鍍膜設備的裝載尺寸進行裁切，獲得符合裝載尺寸形狀和大小要求的鋁箔（3）；最后，將裁切后的鋁箔（3）置于磁控濺射室（1）內并用高溫膠帶固定在基片托架（2）上，將碳靶材（4）安放至靶材支架（6）上；

b、磁控濺射氛圍準備：用真空泵（9）對磁控濺射室（1）內抽真空，直至磁控濺射室（1）內的真空度為10^-4Pa；然后，向磁控濺射室（1）內持續充入氬氣，調整磁控濺射室（1）內的真空度至0.6-1.2Pa并保持；

c、鋁箔（3）基片表面磁控濺射沉積第一碳元素層：啟動磁控濺射鍍膜設備，使磁控濺射室（1）內填充的氬氣電離，氬離子轟擊碳靶材（4），將碳原子濺射至鋁箔（3）表面，當鋁箔（3）表面沉積的第一碳元素層的厚度為5-50um時，關閉磁控濺射鍍膜設備，停止磁控濺射，待鋁箔（3）和第一碳元素層冷卻后從磁控濺射室（1）中取出，留待后步使用；

d、第一碳元素層的外側表面氣相沉積硫元素層：雙溫區真空管式爐（10）包括對稱設置的高溫區和低溫區，高溫區與低溫區之間設置有隔板，真空管貫穿高溫區和低溫區并延伸至爐體的外部，在真空管中與爐壁和隔板位置對應處分別設置有塞體；首先，向瓷舟（13）中加入單質硫，將瓷舟（13）放置于雙溫區真空管式爐（10）的高溫區內，將步驟c制得的表面沉積有第一碳元素層的鋁箔（3）平置于雙溫區真空管式爐（10）的低溫區內，并且第一碳元素層一側向上放置；其次，向真空管內通入保護氣，將雙溫區真空管式爐（10）的高溫區以3-5℃/min的升溫速率升溫至150-200℃，將雙溫區真空管式爐（10）的低溫區以3-5℃/min的升溫速率升溫至40-60℃，升溫后的雙溫區真空管式爐（10）保溫30-180min，第一碳元素層的外側表面氣相沉積硫元素層，硫元素層厚度為5-50um；最后，待硫元素層冷卻至室溫后取出，即獲得碳-硫復合正極片（14）；

e、硫元素層外側表面上磁控濺射第二碳元素層：將步驟（d）中制備的碳-硫復合極片（14）再次放于磁控濺射室（1）內，用高溫膠帶固定在基片托架（2）上，重復步驟b~c，在硫元素層外側表面上磁控濺射第二碳元素層，第二碳元素層的厚度為5-50um，即獲得碳-硫-碳三明治結構型鋰硫電池正極片。

2.根據權利要求1所述的一種三明治結構型鋰硫電池正極片的制備方法，其特征在于：在所述步驟a中，超聲波功率為80W，超聲波清洗時間為5-10min。

3.根據權利要求1所述的一種三明治結構型鋰硫電池正極片的制備方法，其特征在于：在所述步驟d中，通入保護氣的流量為20-60mL/min。