[发明专利]锂硫电池电极材料及利用该种电极材料制备锂硫电池

摘要

本发明涉及一种锂硫电池电极材料及利用该种电极材料制备锂硫电池，其中负极材料以质量份数计，由以下原料组合物组成：5‑10份稳态锂粉、3‑7份碳材料、1份粘结剂和溶剂。本发明特别选用了稳态锂粉以及炭纳米球、碳纳米管和介孔碳按照质量比为5:2：1混合而成的混合物作为负极中的碳材料制备负极混合浆料，使得该锂硫电池负极材料具有更优异的性能，本发明的制备方法制得的电池表现出较小的阻抗，能有效减弱连续充放电过程中的穿梭效应和枝晶生长，比常规金属锂箔表现出更好的循环性能和倍率性能。

主权项

1.一种锂硫电池，包括正极和负极，其特征在于：以质量份数计，其负极由以下原料组合物组成：5‑10份稳态锂粉、3‑7份碳材料、1份粘结剂和溶剂；所述粘结剂由聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯亚胺按照体积比为2:1混合而成；所述溶剂以碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）和聚醚砜（PES）按照体积比为3:2:1的混合而成；其正极由以下材料组成：正极浆料包含：9份升华硫、7份导电剂、1份粘结剂和溶剂；所述的导电剂由纳米碳纤维和膨胀石墨按照质量比为1:1组合而成，所述粘结剂中的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯亚胺按照体积比为2:1混合而成；所述溶剂由碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）和聚醚砜（PES）按照体积比为3:2:1混合而成；所述的稳态锂粉由滴液乳化技术（DET）制成，锂粉直径为60μm‑90μm；所述锂硫电池的制备方法，包括以下步骤：步骤1：正极片的制备：以升华硫为正极活性物质，纳米碳纤维和膨胀石墨按照质量比为1:1组合而成的混合物为导电剂，聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯亚胺按照体积比为2:1混合而成的混合体系为混合体粘结剂；含硫的正极浆料中的升华硫、纳米碳纤维和膨胀石墨按照质量比为1:1组合而成的导电剂与所述粘结剂的质量比为9:7:1；把混合体粘结剂溶于碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）和聚醚砜（PES）按照体积比为3:2:1混合而成的混合溶剂中制成溶液，其中，按照质量计算，按照固体含量为30%的比例称取溶剂，固体为升华硫、纳米碳纤维和膨胀石墨；再将升华硫与纳米碳纤维和膨胀石墨按照质量比为1:1组合而成的导电剂按质量比混合均匀后，倒入已溶解粘结剂的溶剂中，制作成正极浆料；然后将得到的浆料均匀涂布在泡沫镍集流体；再置于真空干燥箱中干燥，除去溶剂和水分，真空干燥箱中的温度为50℃，干燥时间为10‑15h；用刀片将泡沫镍表面的浆料刮除干净，把正极片压平，然后把正极片置于真空干燥箱中再次干燥；步骤2：负极片制备：把稳态锂粉、碳材料和粘结剂按照质量比称量，所述粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯亚胺按照体积比为2:1混合而成的混合体系粘结剂，以碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）和聚醚砜（PES）按照体积比为3:2:1的混合而成的混合物为溶剂，其中，按照质量计算，按照固体含量为30%的比例称取溶剂，固体为稳态锂粉和碳材料；先把粘结剂溶解于溶剂中，而后把稳态锂粉和碳材料倒入上述溶液中，混合均匀后涂抹于泡沫镍集流体中从而得到负极片；把负极片置于加热片上加热以使溶剂挥发，而后把负极片压平；其中，稳态锂粉、碳材料和粘结剂的质量比为5‑10：3‑7：1；加热片上加热的温度为70℃，加热时间为8‑15h；步骤3：电池组装：使用步骤1制得的正极片和步骤2制得的负极片的组装成锂硫电池。