[发明专利]一种电池正极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电池正极，包括铝箔、电极层、粘结剂和导电剂，所述电极层涂覆于所述铝箔表面，所述电极层包括基体层，包覆所述基体层的聚合物层，以及位于基体层中的芯层。本发明所提供的电池正极，电极层的基体层外包覆导电聚合物层，在基体层中填充芯层，同时利用了基体层的一维管道的物理限制作用和化学成分的吸附作用，解决了现有技术中，锂硫电池硫正极充放电过程中生成的中间产物多硫离子的穿梭效应，会使电池比容量、循环保持率较低，整体电化学性能低的问题，采用本发明的方法制备得到的电池正极，在0.1C倍率下首次放电比容量为913.4mAh g^‑1，经过100次循环后，循环保持率高达73.2％。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种电池正极及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车和移动电子设备的飞速发展，迫切需要能量密度更高的电池。在新能源体系中，锂硫电池以其高理论比能量(2600W·h/kg)、单质硫廉价和环境友好等特性，成为下一代最具发展潜力的二次电池体系之一。

典型的锂硫电池一般采用单质硫作为正极，金属锂片作为负极。然而，锂硫电池主要存在三个问题：(1)单质硫和放电产物硫化锂作为不导电或低导电的物质，导电性非常差；(2)硫在充放电过程中，体积会扩大和缩小，有可能导致电池损坏；(3)中间产物多硫化锂的穿梭效应，即在充放电过程中，正极产生的多硫化物(Li₂Sx)中间体溶解到电解液中，并穿过隔膜，向负极扩散，与负极的金属锂直接发生反应，最终造成了电池中有效物质的不可逆损失，电池寿命的衰减，以及低的库伦效率。上述三个问题，尤其是中间产物多硫化锂的穿梭效应，阻碍了锂硫电池的商业化。为解决该问题，现有技术主要从物理限制和化学吸附两方面入手。物理限制方面，主要是在正极用高比表面积的具有孔结构的载体(如石墨烯、碳管等)对硫和多硫化物进行物理吸附和禁锢；化学吸附方面，主要是进一步的是对载体进行化学修饰，修饰活性位点，以实现化学吸附。

然而，现有的技术仍然没有妥善的解决中间产物多硫化锂的穿梭效应问题。

发明内容

为解决现有技术中，锂硫电池的中间产物多硫化锂的穿梭效应问题，本发明的目的之一是提供一种电池正极。

本发明的目的之二是提供上述电池正极的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池正极，包括铝箔、电极层、粘结剂和导电剂，所述电极层涂覆于所述铝箔表面，所述电极层包括基体层，包覆所述基体层的聚合物层，以及位于基体层中的芯层。

优选地，所述导电剂为导电炭黑。

优选地，所述粘结剂为PVDF/NMP。

优选地，所述基体层为埃洛石。

优选地，所述聚合物为聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)和聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)中的一种。

优选地，所述芯层为硫单质层。

上述电池正极的制备方法，步骤包括：

(1)将所述基体层用酸浸提后热处理后，再将基体层分散在溶剂中，向溶剂中加入聚合物单体和氧化剂聚合后得半成品；

(2)向步骤(1)所得半成品中负载所述芯层，得电极层材料；

(3)将步骤(2)所得电极层材料和导电剂按质量比7:2研磨均匀后，加入粘结剂，室温下搅拌24h后制得浆料；

(4)将步骤(3)所得浆料涂覆于所述铝箔上，烘干后切片即得电池正极。

优选地，步骤(1)所述的酸为盐酸、硫酸和草酸中的一种。

进一步优选地，所述盐酸的质量分数为30～40％。