[發明專利]一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011604023.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112687847B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 沈煜婷;沈維新;王家鈞;孫楠;楊海濤
• 申請（專利權）人: 江蘇海寶電池科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/04;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

1.一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，具體制備步驟如下：

（1）稱取一定質量的納米硫加入溶劑中，超聲分散1~4h得納米硫分散液，分散液濃度為0.1~0.6 mg/mL；

（2）稱取一定質量碳材料加入溶劑中，超聲分散1~4h得碳骨架分散液，分散液濃度為0.1~0.6 mg/mL；

（3）將步驟（1）和（2）所得的納米硫分散液與碳骨架分散液混合并攪拌，即得到碳硫正極分散液；

（4）將步驟（3）所得碳硫正極分散液置于磁力攪拌器上攪拌1~4h；

（5）將步驟（4）得到的混合溶液抽濾，每張濾膜上碳硫載量為2~10mg；

（6）將步驟（5）所得濾餅層和濾膜在50~80℃下一起烘干0.5~2h；

（7）將步驟（6）所得的濾餅層從濾紙上揭下，得到碳硫正極薄膜；

（8）按2~3：1的質量比稱取聚氧化乙烯PEO和LiTFSI加入乙腈溶劑中，于20~60℃下磁力攪拌8~16h，即得到固態電解質溶液，固含量為3%~10%；

（9）將步驟（8）所得固態電解質溶液滴加0.5~3 mL在步驟（7）得到的碳硫正極薄膜上，并于50~80℃烘干18~36h除去乙腈溶劑，得到預處理柔性硫正極極片；

（10）將步驟（9）所得預處理柔性硫正極極片于60~120℃下進行熱壓處理，得到全固態電池柔性硫正極極片。

2.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所用溶劑為乙醇、乙二醇、異丙醇或者丙酮中的一種，超聲分散時間為2~3h，納米硫分散液的濃度為0.3~0.4 mg/mL。

3.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所用碳材料為碳納米管、石墨烯或碳纖維中的一種，所用溶劑為乙醇、乙二醇、異丙醇或者丙酮中的一種，超聲分散時間為2~3h，碳骨架分散液的濃度為0.3~0.4 mg/mL。

4.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（3）所得碳硫正極分散液中硫和碳的質量比為1~5：5~9。

5.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（4）中磁力攪拌時間為2~3h。

6.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（5）中每張濾膜上碳硫載量為5~8mg。

7.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（6）中烘干溫度為60~70℃，烘干時間為1~1.5h。

8.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（8）中，PEO與LiTFSI的質量比為2.5：1，固含量為5%~6%，磁力攪拌溫度為30~50℃，磁力攪拌時間為10~14h。

9.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（9）中，電解質溶液添加量為1~2 mL，烘干溫度為60~70℃，烘干時間為24~30h。

10.如權利要求1所述的一種全固態鋰硫電池柔性硫正極的制備方法，其特征在于，步驟（10）中，熱壓溫度為80~100℃。