[发明专利]一种锂硫电池正极极片的制备方法及其产品

说明书

本发明涉及一种锂硫电池正极极片的制备方法及其产品，属于电池领域，正极极片的制备是通过三步涂布法而完成；第一，将含有导电剂的浆料均匀涂覆在铝箔上，烘干；第二，将含硫的正极浆料均匀涂覆在步骤一所得极片上，烘干；第三，将含导电聚合物的浆料涂覆在第二步所得极片上，烘干即得锂硫电池正极极片；本发明所述的三步涂布法，其中基底导电层有利于提高正极极片整体的导电性，可以保证中间层活性物质容量的发挥，同时表面层的导电聚合物材料能够有效吸附多硫化物，抑制穿梭效应，进而提高锂硫电池的循环性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种锂硫电池正极极片的制备方法及其产品。

背景技术

锂硫电池具有高的理论比容量(1675mAh/g)和能量密度(2600Wh/Kg)，远高于已经商业化的锂离子电池，所以受到了科研人员的广泛关注。此外，单质硫对环境无污染，且储量丰富。因此，锂硫电池是极具发展和应用前景的二次电池体系。

但是，目前为止，锂硫电池却仍然没有能够实现大规模商业化生产及应用。这主要是由于其差的循环性能导致。究其根本原因，是由活性物质差的导电性以及中间产物的穿梭效应而引起。

为此，科研人员通过设计不同的载体材料载硫，包括空心碳，碳纳米管，石墨烯等碳材料以及金属氧化物。尽管载体材料的使用可以提高正极材料的导电性和抑制多硫化物的穿梭效应，但是同时也限制了电池整体的能量密度。

因此，我们必须寻找一种新的制备锂硫电池正极极片的方法，提高导电性和吸附多硫化物的同时，提高锂硫电池的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过三步涂布制备锂硫电池正极极片的方法，既可以解决导电性差的问题，也可以起到吸附多硫化物的作用。

本发明的技术方案是，一种锂硫电池正极极片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将导电剂、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均匀，制得浆料I，将所述浆料I均匀涂覆在铝箔上，于100-120℃条件下干燥20-24h，制得极片I；

(2)将硫碳复合材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均匀，制得浆料II，然后将所述浆料II均匀涂覆在极片I上，于60-65℃条件下干燥20-24h，制得极片II；

(3)将导电聚合物、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均匀，制得浆料III，然后将所述浆料III均匀涂敷在极片II上，于60-65℃条件下干燥20-24h，制得锂硫电池正极极片。

优选的，步骤(1)中，所述导电剂包括乙炔黑、碳纳米管和气相生长碳纤维中的至少一种。导电炭黑、乙炔黑和气相生长碳纤维是常见的导电剂，导电剂中包含的种类和质量比可以依据现有技术做适应性的调整。

优选的，步骤(1)中，导电剂、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的质量比为6-7:2-1:2。

优选的，步骤(1)中，所述铝箔的厚度为15-30μm。

优选的，步骤(2)中，所述硫碳复合材料的硫含量为70～75％。硫碳复合材料是由碳和硫通过熔融法、溶剂法、溶剂热浸渍法和沉淀法等制备方法制得的。硫碳复合材料是常见的锂硫电池正极片的原料。

优选的，步骤(2)中，硫碳复合材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯的质量比为8:1:1，浆料II中的固含量为25％。N-甲基吡咯烷酮为液态，将硫碳复合材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合均匀后，以使制得的浆料II中的固含量为25％即可，固含量即浆料II中的固体含量。

优选的，步骤(3)中，所述导电聚合物包括聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺中的至少一种。

优选的，步骤(3)中，导电聚合物、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的质量比为6-7:2-1:2。