[发明专利]一种Li-S电池正极片夹层结构的制备方法

权利要求书

1.一种Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，该Li-S电池正极夹层结构为具有孔隙金属覆层的锂硫电池正极片夹层结构；所述正极片夹层结构的制备方法包括如下步骤：

步骤1、正极片的孔隙化处理；

将正极活性物质、导电剂、粘结剂混合均匀涂敷在集流体上，干燥处理后形成正极片；采用易挥发有机溶剂进行润湿处理和高真空干燥处理，得到具有开放孔隙的正极片；具体方法为：有机溶剂的蒸汽浸润S或S-C正极基片，随后转移到真空室中，在高真空10^-4～10^-5Pa状态下保持30～60min，利用正极片内的有机溶剂快速逸出，进一步增加正极片的外露的孔洞数目、同时干燥正极片；

步骤2、正极片的阳极沉积；

通过物理气相沉积方法快速沉积微米厚度的膜层金属，得到具有钉扎结构的孔隙金属覆层；利用溅射出的气相金属原子的高能量穿透能力，贯穿疏松的正极膜层与集流体形成嵌入钉扎结构，金属覆层部分直接和集流体结合，形成集流体-金属覆层的“框架”结构使得沉积的金属覆层-硫正极的紧密结合，金属覆层和电极的集流体一起形成夹层结构；

所述的孔隙金属覆层厚度为1.5μm～2.5μm，所述孔隙金属覆层为非晶或结晶度较差的I型、T型结构，孔隙金属覆层内部存在亚微米、纳米级网络孔隙和部分微米级大尺寸孔洞缺陷。

2.如权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：正极片置于30℃～40℃的碳链长度小于6的易挥发有机溶剂饱和蒸汽室进行润湿处理0.5～1h。

3.如权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下步骤：将正极片安置于阳极，金属靶材置于阴极，真空室气压10 -5 Pa，惰性气体Ar，流速10～80cm 3 /min，溅射功率50W～1000W，沉积时间4～10min进行磁控溅射钛或铝金属原子沉积，沉积膜层厚度1.5～2.5μm。

4.如权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，所述正极活性物质为硫粉、硫碳复合粉中的一种或几种混合物；所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、导电石墨中的一种或几种混合物；粘结剂为PVDF、聚四氟乙烯乳液、聚乙烯醇中的一种或几种混合物；溶剂为NMP、去离子水。

5.如权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，所述正极活性物质：导电剂：粘结剂的质量比为x:y:(100-x-y)，其中x＝50～70,y＝15～30，余量为粘结剂。

6.如权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，集流体的衬底包括：铝箔、铜箔、铝网、铜网、碳膜。

7.如权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，所述易挥发有机溶剂为丙酮、乙醚、乙醇、乙二醇单甲醚。

8.如权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，所述膜层金属为不易与活性硫原子发生化学反应的金属，为钛、铝或钛-铝合金。

9.根据权利要求1所述的Li-S电池正极片夹层结构的制备方法，其特征在于，所述的物理气相沉积方法选用工业用的射频溅射、磁控溅射、直流溅射的物理气相沉积设备，所述的物理气相沉积方法采用高真空10^-4～10^-5Pa低温快速沉积工艺。