一种二次电池用复合电极及二次铝电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二次电池用复合电极及二次铝电池。二次电池用复合电极包括电极活性物质、粘结剂和集流体，电极活性物质由二氧化钛、导电聚合物和硫组成，所述电极活性物质具有核壳结构，其中核为硫，在硫外面包覆有二氧化钛和导电聚合物，结构由里到外依次为硫、导电聚合物、二氧化钛；或者，硫、二氧化钛、导电聚合物。所述二次铝电池，包括正极、负极和电解液，具体地，所述正极为上述二次电池用复合电极；所述负极为含铝负极，包括铝金属或铝合金；所述电解液为非水含铝电解液。所制备的二次铝电池导电性优良、比容量高、循环稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种二次电池用复合电极及二次铝电池。二次电池用复合电极包括电极活性物质、粘结剂和集流体，电极活性物质由二氧化钛、导电聚合物和硫组成，所述电极活性物质具有核壳结构，其中核为硫，在硫外面包覆有二氧化钛和导电聚合物，结构由里到外依次为硫、导电聚合物、二氧化钛；或者，硫、二氧化钛、导电聚合物。所述二次铝电池，包括正极、负极和电解液，具体地，所述正极为上述二次电池用复合电极；所述负极为含铝负极，包括铝金属或铝合金；所述电解液为非水含铝电解液。所制备的二次铝电池导电性优良、比容量高、循环稳定性好。【专利说明】-种二次电池用复合电极及二次错电池
本技术属于电化学和新能源产品领域，设及一种二次电池用复合电极，W及 一种W该复合电极为正极的二次侣电池。
技术介绍
随着电子和通讯设备、电动汽车、风力发电和光伏发电等新电源的快速发展，人类 对配套电源的电池性能需求越来越高，迫切需要开发具有能量高、成本低、寿命长、绿色环 保、电池材料资源丰富W及可循环利用的动力电池和储能电池。金属侣的理论比容量仅次 于裡，但其体积比容量是裡的四倍，高于其他任何金属材料，因此二次侣电池具有很高的应 用潜力和商业价值。 目前二次侣电极的正极材料研究较多的为硫类，但在充放电的过程中含硫中间产 物容易在电解液中溶解，导致电池充放电的库伦效率降低，而且含硫中间产物随着电解液 扩散到负极表面会形成沉积或与负极发生反应形成纯化膜，降低负极反应活性，导致不可 逆的容量损失。因此，如何改善材料的导电性，并解决充放电中间产物的溶解问题，提高电 池的循环性能，是硫基正极材料的研究重点。 目前通常是将单质硫负载到具有高比表面积、高孔隙率及良好导电性能的碳素类 材料和导电聚合物中，形成复合正极材料，W限制循环过程中硫基化合物溶入电解液和由 此引起的各种负面作用。其中，导电聚合物具有储存电荷的能力高、对氧和水稳定性好、电 化学性能良好、密度小等优点，并且具有可逆的氧化/还原特性，在复合物电极中既可作为 导电基质又可作为活性物质，已被用于高分子裡电池及太阳能电池等的电极材料。 在含硫材料的表面包覆一层具有离子选择性的过渡金属硫化物或氧化物，也可防 止电极材料与电解液的直接接触，抑制相转变，改善复合材料结构稳定性，W此减小多硫化 物及其还原产物在电解液中的溶解，达到提高电池的循环可逆性并抑制自放电的目的。
技术实现思路
(一）专利技术目的 本技术的目的在于解决硫正极所存在的问题，提供了一种二次电池用复合电 极，所述电极活性物质包括纳米尺寸的导电聚合物、二氧化铁和硫，既具有导电聚合物优良 的导电性，同时又具有无机纳米粒子独特的物理化学性能，电化学性能优良。 [000引所述电极活性物质具有核壳结构，从里到外依次为硫-导电聚合物-二氧化铁，或 者硫-二氧化铁-导电聚合物。纳米尺寸的二氧化铁和导电聚合物所特有的体积效应、表 面效应等物理化学性能，能有效改善单质硫及其电化学反应产物导电性差的缺陷，大幅度 提高正极活性物质的导电能力；同时，对放电反应的中间产物有一定的吸附作用，可有效抑 制充放电过程中硫的溶失；另外，对硫在充放电过程中的体积变化能起到缓冲作用从而一 定程度上避免了电极的破坏。此外，电极制备过程中无需另外添加导电剂，二者还能作为活 性物质的补充，进一步提升电极容量，进而提升电池整体的充放电效率和循环性能。 本技术的目的还在于提供一种w所述复合电极为正极的二次侣电池。 (二）技术方案 为实现上述技术目的，本技术提供了如下技术方案： 一种二次电池用复合电极，包括电极活性物质、粘结剂和集流体，其特征在于，电 极活性物质由二氧化铁、导电聚合物和硫组成，所述电极活性物质具有核壳结构，其中核为 硫，在硫外面包覆有二氧化铁和导电聚合物，结构由里到外依次为硫、导电聚合物、二氧化 铁；或者，硫、^氧化铁、导电聚合物。 本技术所述的二次电池用复合电极，其特征在于，所述二氧化铁、导电聚合物 和硫均为纳米尺寸。 本技术所述的二次电池用复合电极，其特征在于，所述复合材料包含二氧化 铁5?15wt%，10?25wt%导电聚合物，60?75wt%硫。 本技术所述的二次电池用复合电极，其特征在于，所述导电聚合物包括聚苯 胺、聚化咯、聚唾吩、聚丙締膳中的任意一种。 本技术所述的电极活性物质的制备，包括如下步骤： (a)纳米硫的制备 [001引将一定量的浓硫酸加入含少量聚己締化咯烧酬的硫代硫酸钢水溶液中，反应 2?3h，形成纳米硫颗粒悬浮溶液，离屯、过滤，洗漆干燥制得纳米硫； (b)复合导电聚合物 采用原位聚合法，将制备好的纳米硫加入含有上述聚合物单体的溶液中，加入相 应的分散剂和引发剂，在纳米硫表面原位聚合导电聚合物； (C)复合二氧化铁 采用化学沉积法，配制含有上述金属氧化物所对应金属离子的溶液，向其中加入 单质硫，将混合液置于60°C左右恒温水浴中，揽拌同时超声振荡，反应2?1化后，离屯、分离 沉淀，W去离子水和己醇清洗干净，40°C左右真空干燥，获得复合材料； 其中，步骤（b)和（C)可W互换顺序。 一种二次侣电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，正极为上述二次电池用 复合电极，负极为含侣负极，电解液为非水含侣电解液。 下面是本技术所述的二次侣电池优选的正极、负极、电解质和隔膜的描述。 (1)正极 本技术所述的二次侣电池的正极包括正极活性物质、粘结剂和集流体。 [002引本技术所述的正极活性物质包括二氧化铁、导电聚合物和硫。 本技术所述的粘结剂为水性粘合剂LA132、聚己締醇（PVA)、聚四氣己締 (PT阳）、駿甲基纤维素钢（CMC)、聚偏氣己締（PVDF)、聚苯己締了二締共聚物（SBR)、氣化橡 胶和聚氨醋、聚己締基化咯烧酬、聚丙締酸己醋、聚氯己締、聚丙締膳、聚己内酷胺、聚了二 締、聚异戊二締、聚丙締酸，及其衍生物、混合物或共聚物。 本技术所述的集流体包括不诱钢、铜、镶、铁、侣。更优选的是碳涂布的侣集 流体，更容易覆盖包括正极活性物质的涂层，具有较低的接触电阻，并且可抑制硫化物的腐 蚀。 (2)负极 本技术所述的含侣负极活性材料，包括；侣金属，例如侣巧和沉积在基材上的 侣；侣合金，包括含有选自11、化、1(、〔3、化、(：〇、化、〇1、211、]\111、511、化、]\&1、63、111、化、66中 的至少一种元素与A1的合金。 [003引 （3)电解液 本技术所述的非水含侣电解液为有机盐-面化侣体系离子液体，其中，有机 盐与面化侣的摩尔比为1:1. 1?3. 0。 本技术所述的有机盐-面化侣体系中，有机盐的阳离子包括咪挫鐵离子，化 晚鐵离子，化咯鐵离子，嗽晚鐵离子，吗咐鐵离子，季锭盐离子，季鱗盐离子和叔歸盐离子； 有机盐的阴离子包括 cr，化-，r，PFe-，BF4-，CN-，SCN-，-，-离子。 本技术所述的有机盐-面化侣体系，其特征在于，所述面化侣为氯化侣、漠化 侣或舰化侣中的一种。 本技术所述有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池用复合电极，包括电极活性物质、粘结剂和集流体，其特征在于，电极活性物质由二氧化钛、导电聚合物和硫组成，所述电极活性物质具有核壳结构，其中核为硫，在硫外面包覆有二氧化钛和导电聚合物，结构由里到外依次为硫、导电聚合物、二氧化钛；或者，硫、二氧化钛、导电聚合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇光，钟毓娟，
申请(专利权)人：南京中储新能源有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32