[发明专利]用于可再充电的锂-硫电池组的不含粘合剂的硫-碳纳米管复合材料阴极和其制造方法

权利要求书

1.一种形成硫-碳纳米管复合材料的方法，其包含：

形成具有硫基离子和碳纳米管的水溶液；

向所述水溶液中添加酸以使得所述硫基离子在所述碳纳米管的表面上成核为硫；以及

使上面成核有所述硫的所述碳纳米管成形为片材；

其中所述硫-碳纳米管复合材料包括上面成核有硫的碳纳米管的所述片材。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含添加湿润剂。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述湿润剂包含异丙醇。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述硫基离子是通过金属硫代硫酸盐的溶解形成于所述水溶液中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳纳米管包含多壁碳纳米管。

6.根据权利要求1所述的方法，其中使上面沉积有所述硫的所述碳纳米管成形为片材进一步包含所述碳纳米管的自编织。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使上面沉积有所述硫的所述碳纳米管成形为片材进一步包含过滤所述水溶液，并且洗涤所述片材。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述过滤包含真空过滤。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述洗涤包含用去离子水、乙醇或丙酮洗涤中的至少一者。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成具有硫基离子和碳纳米管的水溶液进一步包含超声波处理所述水溶液。

11.根据权利要求1所述的方法，其中向所述水溶液添加酸以使得所述硫基离子在所述碳纳米管的所述表面上成核为硫进一步包含搅拌所述水溶液24小时。

12.根据权利要求1所述的方法，其中形成具有硫基离子和碳纳米管的水溶液并向所述水溶液中添加酸以使得所述硫基离子在所述碳纳米管的所述表面上成核为硫的所述步骤是在室温下进行的。

13.一种硫-碳纳米管复合材料，其包含：

碳纳米管的片材，所述碳纳米管具有促进所述碳纳米管成形为所述片材的特征；

硫，其成核在所述碳纳米管上并经配置以与碱金属可逆地反应，从而形成多硫根。

14.根据权利要求13所述的硫-碳纳米管复合材料，其中所述碳纳米管的片材经配置以实质上防止多硫根分散远离所述片材。

15.根据权利要求13所述的硫-碳纳米管复合材料，其中所述材料具有45重量％的硫。

16.根据权利要求13所述的硫-碳纳米管复合材料，其中所述材料具有60重量％的硫。

17.一种阴极，其包含：

碳纳米管的片材，所述碳纳米管具有促进所述碳纳米管成形为所述片材的特征；以及

硫，其成核在所述碳纳米管上并经配置以与碱金属可逆地反应，从而形成多硫根。

18.根据权利要求17所述的阴极，其进一步包含介于0.1μL/cm²与40μL/cm²之间的电解质溶液。

19.一种电池组，其包含：

阴极，其包含：

碳纳米管的片材，所述碳纳米管具有促进所述碳纳米管成形为所述片材的特征；以及

硫，其成核在所述碳纳米管上并经配置以与碱金属可逆地反应，从而形成多硫根；

阳极，其包含碱金属；

电解质。

20.根据权利要求19所述的电池组，其中所述电池组经配置以具有在循环期间自我改良的特征。

21.根据权利要求19所述的电池组，其中所述电池组展现出快速充电能力。

22.根据权利要求21所述的电池组，其中所述电池组可在小于2/3理论充电时间内充电。

23.根据权利要求19所述的电池组，其中所述电池组可以进一步包含隔膜和隔片。

24.根据权利要求23所述的电池组，其中所述隔膜可以包含Celgard聚丙烯隔膜。

25.根据权利要求23所述的电池组，其中所述隔片可以包含镍泡沫隔片。