[发明专利]一种锂硫电池的制造工艺

权利要求书

1.一种锂硫电池的制造工艺，其特征在于，包含如下的制造步骤：

1)含锂盐NMP溶液的电解质制备：在合成的多硫化锂的NMP溶液中，加入甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂，以多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂的质量比为78～81:6～8:11～8:5～3溶于NMP溶剂中，形成含多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂的6～9％wt的NMP溶液；

2)正极材料制备：将聚丙烯腈树脂微粉和硅藻土以质量比36～39:64～61，加入高速混合搅拌器中，再加入6～24％wt/硅藻土的NMP溶剂，在充分搅拌的条件下，均匀混合成粘度粘胶泥，然后将粘胶泥根据锂硫电池电极、电解质的需要，制作成相应形状的块状材料，将块状材料置于经过氮气置换的高温炉中，在适当抽取真空的条件下，使块状粘胶泥成为只含有碳成份的块状硅藻土，经过高温处理的后浸入步骤1)所得锂盐NMP溶液中浸渍13～6min，取出后，高温炉中，在适当抽取真空的条件下，使块状硅藻土中的NMP溶剂充分挥发出来，这样反复6～8次的浸渍和高温蒸发出NMP，锂硫电池正极材料；

3)负极材料的制备：将金属锂与成型的含碳硅藻土电极置入0.0998～0.0999Mpa的真空电加热炉中，在温度加热到630～660℃的条件下，通过含碳的硅藻土的毛细孔吸附熔融的金属锂，在经过一定时间的金属锂吸附完成后，在停止加热的条件下，将吸附有金属锂的含碳硅藻土冷却到常温得到负极材料；

4)最后将含有多硫化锂的正极材料和电解质以及含有金属锂的负极材料树脂注塑件组装成锂硫电池。

2.根据权利要求1所述之锂硫电池的制造工艺，其特征在于：包含如下的具体步骤：

1)在1L的316L不锈钢反应釜中，在不断通入160～690ml/min氮气的保护下，加入5.6～6.6mol工业优级NMP，1.0mol工业优级硫化钠和0.001mol工业优级氢氧化钠，在160～690rpm搅拌条件下，缓慢的将反应系的温度升高到138～148℃，然后加入1.003mol工业优级氯化锂，继续升高反应体系的温度到160～190℃，并在该温度条件下，使反应体系保温6～9min,直到反应体系中有细小的白色晶体析出时，同时将反应体系中的水份蒸发除去，并停止加热；

2)将1)得到的无水反应体系在氮气的保护下,趁热过滤，将反应体系中的白色晶体过滤出来，滤液重新加入反应体系，反应釜的搅拌强度为160～690rpm，加入4～8mol/mol硫化锂的升华硫和去离子无氧水，待温度上升到138～148℃，并在该温度条件下回流保温4～6h，直到反应体系中无升华硫粉末时，停止对反应体系加热，同时将反应体系的温度缓慢的降到室温，此时，反应体系中析出少量浅黄色或白色的固体粉末；

3)将2)析出的浅黄色或白色固体粉末从反应体系中过滤出来，测定多硫化锂的质量浓度，然后按照配方比加入甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂，并将温度加热到138～148℃，在该温度条件下保温9～16min,然后，冷却至室温待用；从而得到含多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂的NMP溶液；

4)按配方中的聚丙烯腈树脂微粉粉末与硅藻土，再加入16～18％wt/硅藻土的NMP溶剂，在充分搅拌的条件下，均匀混合成粘胶泥，经过高速搅拌机充分混合均匀后，压成160～660μm厚的薄片；

5)将4)所得的薄片置入温度为240～260℃的高温炉中，在适当抽取负压为0.084～0.094Mpa的真空的条件下，处理时间为18～33min后，再将薄片置入1280～1390℃的高温炉中，在负压为0.094～0.0998Mpa的条件下，处理116～138min，在无水蒸气的常温空气室冷却至常温；以脱出聚丙烯腈树脂分子链上的氢、氧原子；制得孔隙率为81～88％，孔径为4～8um结构含有碳的硅藻土薄片；

6)将5)得到的薄片置入3)含多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂26～39％wt的NMP溶液中，经过浸渍9～18min取出后，将含有多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂、和NMP溶剂的块状硅藻土置于温度为220～240℃的高温炉中，在适当抽取负压为0.088～0.094Mpa的真空的条件下，处理时间为33～48min后，经无水蒸气的常温空气室冷却至常温，这样就得到初次浸渍多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂的硅藻土薄片；

7)将6)得到的薄片再置入含有多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂、的NMP溶液中，浸渍6～9min，再置入温度为260～286℃的高温炉中，在适当抽取负压为0.083～0.094Mpa的真空的条件下，处理时间为9～16min后，经无水蒸气的常温空气室冷却至常温，这样就得到第二次浸渍多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂的硅藻土薄片；

8)将7)得到的薄片采用7)步骤中的工艺条件，经过反复6～8次的浸渍和高温蒸发出NMP，使块状硅藻土中含有多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂18～21％wt，以作为锂硫电池正极材料；

9)将3)制得的含多硫化锂、甲氨基丁酸锂、高氯酸锂、磷酸锂的NMP溶液置入160～186℃的真空搅拌器中，在真空度为0.048～0.066Mpa的条件下，当其中的物料粘度到达18860～36940pa.s的条件下，停止对该物料加热，然后，在氮气的保护下，从真空搅拌器中倒出，加入0.1～2.0mm厚的66x88cm的模具中，压制成66x88cm的锂硫电池电解质薄片；

10)在真空度为0.0998～0.0999Mpa的条件下，将金属锂和含有碳的硅藻土电极置入真空电加热炉中，在温度上升到630～660℃时，将含碳的硅藻土电极置入熔融的金属锂熔液中，通过含碳硅藻土中的毛细孔吸附熔融的金属锂，经过6～9min的吸附之后，使含碳的硅藻土的所有的毛细孔中充满熔融的金属锂熔液，停止加热，在保持真空的条件下，使充满金属锂的含碳硅藻土电极冷却至常温待用；以作为锂硫电池的负极材料；

11)将8)制作的锂硫电池正极材料，和9)制作的锂硫电池电解质，以及10)制作的锂硫电池的负极材料用聚苯硫醚树脂注塑件组合成锂硫电池。