[發明專利]一種軟硬雙層硫鋰電池陽極的制備方法

有效

• 申請號: 202010237710.1
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN111416099B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 馮拉俊;盧曼;沈文寧;王芳芳
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M10/052;C01B32/05
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種軟硬雙層硫鋰電池陽極的制備方法，首先由雞蛋清制備多孔碳粉末，用聚四氟乙烯粘結劑將制備的多孔碳粉末拌為漿料，然后將漿料涂覆在多孔的聚丙烯膜的一側，把有漿料的聚丙烯膜的涂覆層黏貼在原有的固體硫鋰電池的陽極上，制備出兩層硫鋰電池陽極，原來的硫鋰電池陽極為固體，而涂覆的膜陽極為塑性，實現軟硬結合的雙層硫鋰電池陽極。本發明解決了現有技術中存在的電池的效率低、電池的壽命短的問題。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，具體涉及一種軟硬雙層硫鋰電池陽極的制備方法。

背景技術

硫鋰電池的容量大，環境友好，是一種具有潛力的商用電池。硫鋰電池以硫為陽極，由于硫不導電，很難將失去的電子傳輸出來，為此人們采用了復合電極。復合電極大多數為碳和硫復合材料，這樣硫將失去的電子傳輸給碳材料，碳材料將電子傳輸出去，但固體硫失去電子就成為液體的硫化物，例如，S-S失去電子變為液體Li₂S₈,Li₂S₈繼續失去電子變為液體Li₂S₆等，液體的硫化物在溶液中不能放電，只能在碳材料的表面放電，除此之外，液體硫化物還容易流入到電池的陰極，這樣沒有反應完全的硫化物就不能繼續放電，大大的降低了硫鋰電池的電流效率。為此人們進一步的研究，將硫鋰電池的陽極制備為多孔材料，使生成的液體硫化物保持在小孔內部。這種方法很好的提高了硫鋰電池的效率，但新的問題是，硫反應生成的硫化物，體積增大了2倍以上，體積膨脹使多孔的碳硫電池的小孔發生了塌陷，小孔的塌陷，使電池的陽極表面減少，放電的速度變小，另外，體積膨脹，又將反應生成的部分硫化物擠出小孔的外部，擠出的硫化物，部分流向了陰極，專業上稱之為穿梭效應，也使電池的效率降低，電池的壽命縮短。

發明內容

本發明的目的是提供一種軟硬雙層硫鋰電池陽極的制備方法，解決了現有技術中存在的電池的效率低、電池的壽命短的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種軟硬雙層硫鋰電池陽極的制備方法，首先由雞蛋清制備多孔碳粉末，用聚四氟乙烯粘結劑將制備的多孔碳粉末拌為漿料，然后將漿料涂覆在多孔的聚丙烯膜的一側，把有漿料的聚丙烯膜的涂覆層黏貼在原有的固體硫鋰電池的陽極上，制備出兩層硫鋰電池陽極，原來的硫鋰電池陽極為固體，而涂覆的膜陽極為塑性，實現軟硬結合的雙層硫鋰電池陽極。

本發明的特點還在于，

具體按照以下步驟實施：

步驟1、多孔碳粉末的制備：在雞蛋清中加入NaHCO₃，NaHCO₃在雞蛋清中的濃度為0.2-0.25mol/l，然后攪拌均勻，停滯，使雞蛋清發泡，然后將發泡的雞蛋清進行冷凍，再將冷凍的雞蛋清在有N₂氣保護的環境中鍛燒，得到多孔碳材料，最后將多孔碳材料進行研磨；

步驟2、在步驟1制備的多孔碳粉末中加入1.5-2.0wt％的聚四氟乙烯粘結劑，攪拌均勻得到漿料；

步驟3、將步驟2得到的漿料涂刷在聚丙烯網膜其中一側的表面，然后放入真空環境中一段時間，得到一面為導電、另一面為絕緣的聚丙烯網膜；

步驟4、在步驟3得到的聚丙烯網膜含涂層一側的邊緣涂聚四氟乙烯粘結劑，粘貼膜在原有硫鋰電池多孔碳硫陽極表面，此時，硫鋰電池陽極的外側為絕緣的聚丙烯膜，得到軟硬雙層硫鋰電池陽極；

步驟5，將步驟4得到的軟硬雙層硫鋰電池陽極放入硫鋰電池電解液中浸泡，待軟硬雙層硫鋰電池陽極飽和吸附了電解液后，將雙層硫鋰電池陽極的聚丙烯膜一側朝向陰極安裝硫鋰電池即可。

步驟1中停滯時間控制為1-1.5小時。

步驟1中將發泡的雞蛋清進行冷凍的溫度控制為-10—-15℃，冷凍時間為1-1.5小時。