[發明專利]一種硫電極的制備方法

有效

• 申請號: 202110721792.1
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113611824B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 李仕琦;冷丹;汶飛;鄧天松;李麗麗
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/38;H01M10/052
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

本發明公開了一種硫電極的制備方法，主要采用光照硫脲使得硫脲分解的方式制備硫電極。采用本發明的技術方案，可以很好地將硫脲與宿主材料混合，最終得到單質硫與宿主材料均勻混合的硫電極，從而阻止正極聚硫鋰向負極擴散，抑制鋰硫電池的穿梭效應，提高鋰硫電池的庫倫效率，提升鋰硫電池的循環穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰硫電池技術領域，尤其涉及一種硫電極的制備方法。

背景技術

為了有效地利用可再生能源，我們需要將其進行存儲。因此，在該領域充放電電池將充分發揮作用。其中鋰硫電池由于具有極高的理論比容量 (1675mAh/g)和理論比能量(2600Wh/kg)，且單質硫具有環境友好、原料豐富、成本低等特點，鋰硫電池被認為是下一代充放電電池。

然而，要實現鋰硫電池的商業化，仍面臨著一些問題，其中聚硫鋰(Li₂S_x，4≤x≤8)的溶解和擴散所引起的“穿梭效應”是降低電池庫倫效率、導致鋰硫電池循環壽命降低的主要原因。近年來，研究人員針對如何消除鋰硫電池的穿梭效應來提高電池循環性能做了許多研究。為防止聚硫鋰在有機電解質中擴散，最有效的方法之一是將單質硫與碳材料混合，如碳納米管、介孔碳、碳球等碳材料與硫復合或包覆，但穿梭效應并未得到有效解決。因為采用這種方法，單質硫不能與碳材料均勻地混合，導致單質硫的利用率低，鋰硫電池的庫倫效率低，循環穩定性差。因此，還需尋求一種更有效的制備硫電極的方法。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種硫電極的制備方法，主要采用光照硫脲使得硫脲分解的方式制備硫電極。采用本發明的技術方案，可以很好地將硫脲與宿主材料混合，最終得到單質硫與宿主材料均勻混合的硫電極，從而阻止正極聚硫鋰向負極擴散，抑制鋰硫電池的穿梭效應，提高鋰硫電池的庫倫效率，提升鋰硫電池的循環穩定性。

為了解決現有技術存在的問題，本發明提出一種新型的制備硫電極的方法，包括以下步驟：

步驟S1，將硫脲溶解與去離子水中得到硫脲的水溶液；

步驟S2，將碳材料與硫脲的水溶液均勻混合；

步驟S3，光照硫脲的水溶液，使得硫脲分解，得到硫電極。

作為優選的技術方案，在步驟S1中，硫脲的濃度為10mol/L。

作為優選的技術方案，在步驟S2中，碳材料與硫脲的質量比為1:8。

作為優選的技術方案，在步驟S3中，所采用的光源波長為375nm。

相對于現有技術，本發明的有益效果如下：

(1)本發明提出的方法工藝簡單，易于實現。

(2)有效均勻混合硫脲與碳材料，經光照后得到單質硫均勻分散于碳材料中的硫電極材料。

(3)提高了鋰硫電池的庫倫效率，增強了電池的循環穩定性。

附圖說明

圖1為本發明實例化1的鋰硫電池在0.2C充放電電流下的循環容量曲線；其中，(a)本發明實例化1的所得硫電極在0.2C充放電電流下的循環容量曲線； (b)為傳統方法制備的硫電極在0.2C充放電電流下的循環容量曲線。

如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發明。

具體實施方式

為了能更好說明本發明的流程和方案，結合附圖和實施例對以下發明進行進一步的說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明提出一種新型的硫電極的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，將硫脲溶解于去離子水中得到硫脲的水溶液；