[發明專利]一種天然水性硫正極粘結劑及其制備方法與制備鋰硫電池硫正極中的應用

有效

• 申請號: 202010432866.5
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111697231B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 王朝陽;安亞楠;常建;鄧永紅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/04;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/052
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種天然水性硫正極粘結劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將蠶繭剪碎，然后分別用水、無水乙醇進行超聲洗滌處理，烘干，得到預處理后的蠶繭；

（2）將步驟（1）所述預處理后的蠶繭分散在水中，加熱處理，得到混合液；

（3）將步驟（2）所述混合液冷卻至室溫后，用紗布過濾，取濾液，然后離心處理，取上清液；

（4）將步驟（3）所述上清液進行透析處理，然后冷凍干燥，得到所述天然水性硫正極粘結劑。

2.根據權利要求1所述的天然水性硫正極粘結劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）所述超聲洗滌處理的時間為20-30min。

3.根據權利要求1所述的天然水性硫正極粘結劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）所述加熱處理的溫度為80℃-100℃，加熱處理的時間為1-4h；在進行加熱處理的過程中，每隔10-20min攪拌一次，使得體系混合均勻。

4.根據權利要求1所述的天然水性硫正極粘結劑的制備方法，其特征在于，步驟（3）所述紗布的孔徑大小為80目-200目；步驟（3）所述離心處理的轉速為7000-10000r/min，離心處理的次數為2-3次，每次離心處理的時間為1-3min。

5.根據權利要求1所述的天然水性硫正極粘結劑的制備方法，其特征在于，步驟（4）所述透析處理采用的透析袋截留分子量為10000-20000，透析處理的時間為24h-48h。

6.一種由權利要求1-5任一項所述的制備方法制得的天然水性硫正極粘結劑。

7.權利要求6所述的天然水性硫正極粘結劑在制備鋰硫電池硫正極中的應用，其特征在于，包括如下步驟：

A、將升華硫與導電添加劑混合，研磨均勻，得到混合物；在惰性氣氛下，對所述混合物進行加熱處理，得到硫碳復合物；

B、在加熱狀態下將所述天然水性硫正極粘結劑加入水中，混合均勻，得到粘結劑溶液；

C、將步驟A所述硫碳復合物與步驟B所述粘結劑溶液混合均勻，得到電極漿料；將所述電極漿料涂覆在導電集流體表面上，真空干燥，得到所述鋰硫電池硫正極。

8.根據權利要求7所述的天然水性硫正極粘結劑在制備鋰硫電池硫正極中的應用，其特征在于，步驟A所述導電添加劑包括科琴黑、Super P、Super C45、碳納米管中的一種以上；所述升華硫與導電添加劑的質量比為（2-3）:1；所述加熱處理的溫度為120-200℃，加熱處理的時間為12-16h。

9.根據權利要求7所述的天然水性硫正極粘結劑在制備鋰硫電池硫正極中的應用，其特征在于，步驟B所述加熱狀態的溫度為50-80℃，步驟B所述粘結劑溶液的質量百分比濃度為1-3%；步驟B所述天然水性硫正極粘結劑與步驟A所述硫碳復合物的質量比為（8-9）：1；步驟C所述導電集流體包括涂炭鋁箔、鋁箔、碳布、碳氈、碳紙及柔性石墨片中一種以上；步驟C所述真空干燥的溫度為50-60℃，所述真空干燥的時間為12-24h。

10.一種鋰硫電池硫正極，其特征在于，包括權利要求6所述的天然水性硫正極粘結劑、硫碳復合物以及導電集流體。