[发明专利]电极复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极复合材料的制备方法，具体的，涉及一种含有单质硫和导电聚合物的复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着科技的发展，对能源尤其是可再生绿色能源的需求越来越突出，电池作为能量的储存和转换装置正发挥着不可替代的作用。锂离子电池因其具有很高的质量比能量和体积比能量，吸引了广泛的关注。低成本，高能量密度，长循环寿命，绿色环保的二次电池是目前锂离子电池开发的重点。

单质硫的理论比容量为1675mAh/g，与金属锂组装成电池的理论比能量可达到2600mAh/g，远高于目前已商品化的正极材料，成为当前电池发展的主要趋势。单质硫和含硫的无机硫化物、有机硫化物、聚有机二硫化物、有机多硫化物、聚硫代化物以及碳-硫聚合物等作为高容量的正极材料广受关注，但是这些材料依然存在一些问题。

中国专利CN101577323B提供了一种锂硫电池硫基正极的制备方法，制备方法中通过高能球磨机将硫基正极材料进行球磨混合，球磨过程耗时耗能，同时由于高能球磨还会对材料的结构和性能产生影响，从而最终影响硫基正极材料的电化学性能。

发明内容

本发明提供一种简单易行的电极复合材料的制备方法。

本发明提供了一种电极复合材料的制备方法，所述电极复合材料包括单质硫和聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一种，所述制备方法包括如下步骤：

将单质硫和聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一种混合，将所得的混合物进行热处理，所述热处理的温度范围为250-350℃，所述热处理的时间不低于1小时，所述热处理在惰性气体环境或真空环境中进行，制得所述电极复合材料。

优选的，所述聚丙烯腈共聚物包括选自聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物，聚丙烯腈-聚吡咯共聚物中的至少一种。

优选的，所述单质硫占所述电极复合材料的重量百分比范围为70-80％。

优选的，所述单质硫与所述聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一种的重量比为4∶1。

优选的，所述惰性气体选自氩气、氮气中的一种。

优选的，所述混合为手动混合。

优选的，所述手动混合时间范围为1-30分钟。

本发明提供了一种电极复合材料的制备方法，制备方法排除了耗能的机械球磨过程，因此避免了球磨过程中可能破坏聚合物的结构。本发明中的制备方法简单，易于工业化，并且制备得到的电极复合材料具有优异的电化学性能。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1是实施例1提供的PAN/S热处理前的SEM图片；

图2是实施例1提供的PAN/S热处理后的SEM图片；

图3是实施例2提供的电池以0.2C倍率充放电图谱；

图4是对比例1提供的电池以0.2C倍率充放电图谱；

图5是实施例2提供的电池以0.2C倍率充放电的循环性能示意图；

图6是对比例1提供的电池以0.2C倍率充放电的循环性能示意图；

图7是实施例2提供的电池在不同电流密度下充放电的循环性能示意图。

具体实施方式

一种电极复合材料的制备方法，电极复合材料可应用于电化学装置，电化学装置包括但不仅限于电池。

电极复合材料包括单质硫和聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一种。制备方法包括如下步骤：

将单质硫和聚丙烯腈、聚丙烯腈共聚物中的至少一种混合，将所得的混合物进行热处理，热处理的温度范围为250-350℃，热处理的时间不低于1小时，热处理在惰性气体环境或真空环境中进行，制得电极复合材料。

在具体制备电极复合材料的实施方式中，将混合物在300℃下，热处理3小时。

惰性气体选自氩气、氮气中的一种。在具体的实施方式中，电极复合材料在氩气保护下进行热处理。

单质硫有着可观的理论比容量，但是室温下单质硫为电子和离子的绝缘体，硫含量100％的单质硫正极在室温下是不可能进行充放电。因此，硫电极中必须加入一定的电子和离子导电体。

电极复合材料中包括导电聚合物，具体的，导电聚合物包括聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯腈共聚物中的至少一种，旨在提高含硫电极复合材料的导电性，使电极的容量以及循环性能得到改善。单质硫占电极复合材料的重量百分比范围为70-80％。在具体实施方式中，单质硫与聚丙烯腈的重量比为4∶1。