[发明专利]一种锂硫电池正极极片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂硫电池正极极片及其制备方法，旨在降低锂硫电池充放电过程中的穿梭效应，同时提高锂硫电池正极极片高负载下的能量密度和充放电循环性能。所述锂硫电池正极极片包括正极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂、添加剂和复合基底，所采用的C/WS₂‑TCF/S结构具有柔韧性与多孔性，具有良好的自支撑能力与导电性，可以去掉金属集流体的使用从而具有更大体积变化空间，从而对高负载下的良好性能做出保障。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种锂硫电池正极极片及其制备方法。

背景技术

在科技不断发展的今天，便携式电子设备已经融入人们生活、生产的方方面面，因此其电源的重要性也不言而喻。锂离子电池作为广泛应用于便携式电子设备的电源类型，具有高容量、循环性能较好等优点。随着电子设备产品的功能性越来丰富，如今电池的容量、能量密度以及循环性能也渐渐难以满足日益增长的要求。

锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。硫基材料因为具有很高的理论储锂容量(1675mA·h/g)，远高于目前主流电池厂商所使用的钴酸锂等锂离子电池，同时具有环境友好、成本较低等优势，因此硫基材料成为当下锂离子电池的热门研究方向。

虽然锂硫电池具有诸多优点，但硫基材料在嵌锂脱锂的过程中会带来巨大的体积变化，严重影响电池的循环性能。目前有许多研究者用不同的手段克服这一缺陷，包括用多种碳主体材料浸渍硫、采用多孔空心碳、硫-碳纳米管、石墨烯、金属氧化物骨架以及亲水粘合剂等。虽然这些基于碳的方法有助于限制硫和减少多硫化物穿梭效应，但以上方法的设计复杂，并且其循环寿命和硫负载限制了电池的能量密度。多硫化物Li₂S_x是一种锂硫电池中硫正极充放电循环中所产生的反应物，其可造成穿梭效应影响电池性能。

因此，如何在克服硫基材料在嵌锂脱锂的过程中带来的巨大体积变化，优化其循环性能，同时避免以上方法的不利影响成为了研究重点。

发明内容

本发明提出了一种锂硫电池正极极片，旨在降低锂硫电池充放电过程中的穿梭效应，同时提高锂硫电池正极极片高负载下的能量密度和充放电循环性能，所述正极极片包括正极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂和复合基底，其中，所述复合基底为网状绷带经过浸泡导电溶液得到。

采用上述技术方案，所述导电溶液含有第二导电剂、添加剂和第二粘结剂。

采用上述各个技术方案，所述正极活性物质与所述第一导电剂与所述第一粘结剂的质量比为7～8:1～1.5:1～1.5；并且，所述第二导电剂与所述添加剂与所述第二粘结剂的质量比为3～4.5:3～4.5:1～4。

采用上述各个技术方案，所述第一导电剂和所述第二导电剂分别为导电炭黑，或者分别为Super P、KS-6、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或几种。导电炭黑(Super P)可赋予制品导电或防静电的能力，其特点为粒径小、比表面积大且粗糙、表面洁净。导电剂主要作用是增强正极极片的电子电导能力。

采用上述各个技术方案，所述添加剂为WS₂和LiNO₃中的一种或几种。其中，WS₂能够有效抑制电池充放电过程中的穿梭效应，减少多硫化物的沉积，从而提高电池的循环性能。WS₂，二硫化钨(Tungsten disulfide)，分子量247.97，为灰色带金属光泽的细小结晶或粉末，属于六方晶系，有半导体性和抗磁性，天然矿物为辉钨矿；层状结构，易解离，有与石墨类似的润滑性质，常用作润滑剂，如用于气溶胶。