[發(fā)明專利]一種鋰硫電池用碳硫復合正極及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112072067B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃佳琦;李博權(quán);趙夢;彭彥琪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/133;H01M4/62;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/139;H01M4/1393;H01M10/052
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種鋰硫電池用碳硫復合正極，其特征在于：

以聚乙烯醇為碳硫復合層的水系粘結(jié)劑，聚乙烯吡咯烷酮為導電碳層的有機系粘結(jié)劑制備鋰硫電池碳硫復合正極；

1）將中間相碳微球和升華硫按照4：15的質(zhì)量比混合，密封加熱至155℃，恒溫熱熔2小時，制備得到碳硫復合物；向碳硫復合物中加水得到固含量為40%的分散液，將分散液球磨4小時后加入質(zhì)量分數(shù)為10%的聚乙烯醇，勻漿90分鐘制備得到碳硫復合漿料；

2）將碳硫復合漿料用刮刀刮涂在30μm厚的鋁箔上，60℃下真空烘干10小時，制備得到碳硫復合層，碳硫復合層的厚度為80μm，硫在碳硫復合層的質(zhì)量分數(shù)為75%，硫的面載量為6mg cm^?2；

3）將中間相碳微球和聚乙烯吡咯烷酮按照9：1的質(zhì)量比混合，之后加入乙腈得到固含量為20%的分散液，超聲6小時后制備得到導電碳漿料；

4）用刮刀將導電碳漿料均勻刮涂在制備好的基于水系粘結(jié)劑的碳硫復合層之上，80℃下真空烘干12小時，制備得到由碳硫復合層和在其上層的導電碳層所構(gòu)成碳硫復合正極，其中導電碳層中碳的面負載量為1mg cm^?2，導電碳層的厚度為50μm。

2.一種鋰硫電池用碳硫復合正極，其特征在于：

以LA133為碳硫復合層的水系粘結(jié)劑，聚氨酯為導電碳層的有機系粘結(jié)劑制備鋰硫電池碳硫復合正極；

1）將活性炭和升華硫按照1：17的質(zhì)量比混合，密封加熱至155℃，恒溫熱熔4小時，制備得到碳硫復合物；向碳硫復合物中加水得到固含量為30%的分散液，將分散液球磨2小時后加入質(zhì)量分數(shù)為10%的LA133，勻漿30分鐘制備得到碳硫復合漿料；

2）將碳硫復合漿料用刮刀刮涂在45μm厚的鋁箔上，60℃下真空烘干10小時，制備得到碳硫復合層，碳硫復合層的厚度為40μm，硫在碳硫復合層的質(zhì)量分數(shù)為85%，硫的面載量為4mg cm^?2；

3）將炭黑和聚氨酯按照9：1的質(zhì)量比混合，之后加入的四氫呋喃得到固含量為15%的分散液，超聲3小時后制備得到導電碳漿料；

4）用刮刀將導電碳漿料均勻刮涂在制備好的基于水系粘結(jié)劑的碳硫復合層之上，70℃下真空烘干24小時，制備得到由碳硫復合層和在其上層的導電碳層所構(gòu)成碳硫復合正極，其中導電碳層中碳的面負載量為2mg cm^?2，導電碳層的厚度為100μm。

3.一種鋰硫電池用碳硫復合正極，其特征在于：

以聚乙烯醇為碳硫復合層的水系粘結(jié)劑，聚丙烯酸酯為導電碳層的有機系粘結(jié)劑制備鋰硫電池碳硫復合正極；

1）將碳納米管和炭黑的混合物和升華硫按照1：5的質(zhì)量比混合，密封加熱至155℃，恒溫熱熔3小時，制備得到碳硫復合物；向碳硫復合物中加水得到固含量為40%的分散液，將分散液球磨3小時后加入質(zhì)量分數(shù)為10%的聚乙烯醇，勻漿60分鐘制備得到碳硫復合漿料；

2）將碳硫復合漿料用刮刀刮涂在50μm厚的鋁箔上，60℃下真空烘干10小時，制備得到碳硫復合層，碳硫復合層的厚度為60μm，硫在碳硫復合層的質(zhì)量分數(shù)為75%，硫的面載量為6mg cm^?2；

3）將科琴黑和聚丙烯酸酯按照9：1的質(zhì)量比混合，之后加入N,N-二甲基甲酰胺得到固含量為20%的分散液，超聲6小時后制備得到導電碳漿料；

4）用刮刀將導電碳漿料均勻刮涂在制備好的基于水系粘結(jié)劑的碳硫復合層之上，70℃下真空烘干24小時，制備得到由碳硫復合層和在其上層的導電碳層所構(gòu)成碳硫復合正極，其中導電碳層中碳的面負載量為0.1mg cm^?2，導電碳層的厚度為10μm。