[發明專利]一種鋰硫電池正極極片的制備方法及其產品

有效

• 申請號: 201911409273.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111029525B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李晶;郭建強;趙丹;趙曉東
• 申請（專利權）人: 四川綠鑫電源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139;H01M4/1393;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發明涉及一種鋰硫電池正極極片的制備方法及其產品，屬于電池領域，正極極片的制備是通過三步涂布法而完成；第一，將含有導電劑的漿料均勻涂覆在鋁箔上，烘干；第二，將含硫的正極漿料均勻涂覆在步驟一所得極片上，烘干；第三，將含導電聚合物的漿料涂覆在第二步所得極片上，烘干即得鋰硫電池正極極片；本發明所述的三步涂布法，其中基底導電層有利于提高正極極片整體的導電性，可以保證中間層活性物質容量的發揮，同時表面層的導電聚合物材料能夠有效吸附多硫化物，抑制穿梭效應，進而提高鋰硫電池的循環性能。

技術領域

本發明屬于電池領域，具體涉及一種鋰硫電池正極極片的制備方法及其產品。

背景技術

鋰硫電池具有高的理論比容量(1675mAh/g)和能量密度(2600Wh/Kg)，遠高于已經商業化的鋰離子電池，所以受到了科研人員的廣泛關注。此外，單質硫對環境無污染，且儲量豐富。因此，鋰硫電池是極具發展和應用前景的二次電池體系。

但是，目前為止，鋰硫電池卻仍然沒有能夠實現大規模商業化生產及應用。這主要是由于其差的循環性能導致。究其根本原因，是由活性物質差的導電性以及中間產物的穿梭效應而引起。

為此，科研人員通過設計不同的載體材料載硫，包括空心碳，碳納米管，石墨烯等碳材料以及金屬氧化物。盡管載體材料的使用可以提高正極材料的導電性和抑制多硫化物的穿梭效應，但是同時也限制了電池整體的能量密度。

因此，我們必須尋找一種新的制備鋰硫電池正極極片的方法，提高導電性和吸附多硫化物的同時，提高鋰硫電池的循環性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過三步涂布制備鋰硫電池正極極片的方法，既可以解決導電性差的問題，也可以起到吸附多硫化物的作用。

本發明的技術方案是，一種鋰硫電池正極極片的制備方法，包括以下步驟：

(1)將導電劑、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均勻，制得漿料I，將所述漿料I均勻涂覆在鋁箔上，于100-120℃條件下干燥20-24h，制得極片I；

(2)將硫碳復合材料、導電炭黑、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均勻，制得漿料II，然后將所述漿料II均勻涂覆在極片I上，于60-65℃條件下干燥20-24h，制得極片II；

(3)將導電聚合物、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均勻，制得漿料III，然后將所述漿料III均勻涂敷在極片II上，于60-65℃條件下干燥20-24h，制得鋰硫電池正極極片。

優選的，步驟(1)中，所述導電劑包括乙炔黑、碳納米管和氣相生長碳纖維中的至少一種。導電炭黑、乙炔黑和氣相生長碳纖維是常見的導電劑，導電劑中包含的種類和質量比可以依據現有技術做適應性的調整。

優選的，步驟(1)中，導電劑、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的質量比為6-7:2-1:2。

優選的，步驟(1)中，所述鋁箔的厚度為15-30μm。

優選的，步驟(2)中，所述硫碳復合材料的硫含量為70～75％。硫碳復合材料是由碳和硫通過熔融法、溶劑法、溶劑熱浸漬法和沉淀法等制備方法制得的。硫碳復合材料是常見的鋰硫電池正極片的原料。

優選的，步驟(2)中，硫碳復合材料、導電炭黑和聚偏氟乙烯的質量比為8:1:1，漿料II中的固含量為25％。N-甲基吡咯烷酮為液態，將硫碳復合材料、導電炭黑和聚偏氟乙烯與N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，以使制得的漿料II中的固含量為25％即可，固含量即漿料II中的固體含量。

優選的，步驟(3)中，所述導電聚合物包括聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺中的至少一種。

優選的，步驟(3)中，導電聚合物、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的質量比為6-7:2-1:2。