[發(fā)明專利]一種鋰硫電池正極材料及其制備方法和鋰硫電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011145470.9
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN114497550A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宏;崔晶;陳雪;張培斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/052;H01M10/058;C08G69/28;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京知舟專利事務(wù)所(普通合伙) 11550
• 代理人: 鮮瑩

1.一種鋰硫電池正極材料，包括正極材料層和其表面的限域?qū)樱渲兴鱿抻驅(qū)訛榫埘０穼印?/p>

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于：

所述正極材料層包括硫粉、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于：

所述硫粉選自單質(zhì)硫、多硫化鋰、硫基復(fù)合材料、碳硫材料中的至少一種；和/或，

所述導(dǎo)電劑選自乙炔黑、導(dǎo)電石墨、碳納米管、石墨烯、碳黑Super P、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、摻雜型聚乙炔中的至少一種；和/或，

所述粘結(jié)劑選自聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素、聚丁苯橡膠、植物多酚/水溶性聚合物、巰基類化合物、植物膠/復(fù)合膠類化合物中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于：

所述限域?qū)油ㄟ^將多元胺與多元酰氯在正極材料層表面進行界面聚合而得到。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于：

所述限域?qū)拥目讖綖?.2～2.0nm，厚度為40～160nm；優(yōu)選地，所述限域?qū)拥目讖綖?.3～1.5nm，厚度為50～110nm；進一步優(yōu)選地，所述限域?qū)拥目讖綖?.3～1.0nm，厚度為50～100nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5之任一項所述的鋰硫電池正極材料，其特征在于：

所述鋰硫電池正極材料包括集流體，所述集流體優(yōu)選自鋁箔、鎳網(wǎng)、泡沫鎳中的一種。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1～6之任一項所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將包括硫粉、導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑在內(nèi)的組分分散在溶劑中，研磨制成漿料，干燥后壓片制得所述正極材料層；

(2)將水相單體和油相單體在所述正極材料層表面進行界面聚合得到所述限域?qū)印?/p>

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于：

步驟(1)中，硫粉、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑的質(zhì)量比為(5～10)：(1～3)：(1～3)：(50～100)，優(yōu)選為(6～8)：(1～3)：(1～3)：(70～100)；和/或，

干燥溫度為40～80℃，干燥時間為6～12h。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于：

步驟(2)中，將水相單體和油相單體分別溶于溶劑中配制成水相單體溶液和油相單體溶液；將步驟(1)所得所述正極材料層在水相單體溶液中浸泡，去除表面多余溶液后，接著置于油相單體溶液中浸泡，然后熱處理，得到所述限域?qū)印?/p>

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰硫電池正極材料的制備方法，其特征在于：

所述水相單體選自多元胺，優(yōu)選自哌嗪、雙酚、三乙胺、間苯二胺、三乙醇胺、鄰苯二胺、對苯二胺、乙二胺、己二胺、1,4-丁二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、4,4-二氨基二苯醚、4,4-二氨基二苯甲烷鄰聯(lián)苯甲胺、二甲胺、鄰苯二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、2,4-二氨基甲苯、3-二乙胺基丙胺、1,2-環(huán)己二胺、4,5-二氯鄰苯二胺中的至少一種；和/或，

所述油相單體選自多元酰氯，優(yōu)選自均苯三甲酰氯、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯、鄰苯二甲酰氯、均苯四甲酰氯、丁二酰氯、己二酰氯、環(huán)己烷三甲酰氯、5-氧甲酰氯-異酞酰氯、5-硝基苯-1,3-二酰氯、2,5-二(甲氧碳酰基)對苯二酰氯、1,5-萘二磺酰氯、1,3,6-萘三磺酰氯中的至少一種。