[發明專利]一種鋰硫電池正極孔結構的調控方法

有效

• 申請號: 202110097641.3
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112909217B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 黃佳琦;彭彥琪;趙夢;李博權
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139;H01M10/052
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種鋰硫電池正極孔結構的調控方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將鋰硫電池正極極片放置于輥壓機臺板上，根據鋰硫電池正極極片初始厚度，調節兩個輥子的間距為0.05~0.20 mm；

輥子間距的設定與鋰硫電池正極極片初始厚度之間的關系為：

X=0.02+0.3α

式中，X——兩個輥子的間距，α——鋰硫電池正極極片初始厚度；

2）啟動輥壓機將鋰硫電池正極極片反復輥壓1~5次，調節鋰硫電池正極的孔結構，輥壓后鋰硫電池正極極片的孔隙率為45~50%，輥壓后的鋰硫電池正極極片的最終厚度為0.05~0.20 mm；

輥壓前后鋰硫電池正極極片孔隙率之間的關系為：

Y=30+0.45β

式中，Y——輥壓后孔隙率，β——原孔隙率。

2.根據權利要求1所述調控方法，其特征在于，所述步驟1），輥子的溫度為50~90^oC，升溫速度為5.0~10.0^oC min^?1，輥壓機的轉速為1~30 r min^?1。

3.根據權利要求1所述調控方法，其特征在于，同等面載量的鋰硫電池正極極片在輥壓后比輥壓前的電解液/硫質量降低了1~2 mg mg_S^?1，其組裝的鋰硫電池的體積能量密度提升了100~200 Wh L^?1，質量能量密度提高70~150 Wh kg^?1，循環圈數較輥壓前增加100~200圈。

4.根據權利要求1所述調控方法，其特征在于，所述步驟1）碳硫電池正極極片的硫載量為4.0~12.0 mg_s cm^?2，厚度為0.10~0.60 mm，孔隙率為60~80%。

5.根據權利要求1或4所述調控方法，其特征在于，所述鋰硫電池正極極片的制備方法如下：

I）將多孔碳材料和單質硫混合加熱，得到碳硫復合物后分散在水中，得到分散液；將分散液經球磨，加入粘結劑，勻漿得到碳硫復合漿料；

碳硫復合漿料中硫的質量分數為50~80%，多孔碳材料的質量分數為10~40%，粘結劑的質量分數為5~15%；

II）將碳硫復合漿料刮涂在鋁箔上，烘干，得到碳硫復合正極極片。

6.根據權利要求5所述調控方法，其特征在于，所述步驟I）加熱過程為：先真空加熱至155℃，然后恒溫熱熔2~6小時。

7.根據權利要求5所述調控方法，其特征在于，所述步驟I）分散液中固含量為10~50wt%；球磨時間為10~60分鐘；勻漿時間為1~20分鐘。

8.根據權利要求5所述調控方法，其特征在于，所述步驟II）烘干過程采用真空烘干，溫度為50~70℃，時間為1~12小時。

9.根據權利要求5所述調控方法，其特征在于，多孔碳材料為活性炭、介孔炭、炭分子篩、核殼結構納米炭和三維有序大孔炭中的一種或幾種。

10.根據權利要求5所述調控方法，其特征在于，粘結劑為聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纖維素、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠和氟化橡膠中的一種或幾種。