一种可充锂硫电池的硫电极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可充锂硫电池的硫电极的制备方法，其特点是，包括如下步骤：(1)将石墨乳与有机溶剂均匀混合成石墨乳浆料，混合重量百分比为8-20∶92-80，将石墨乳浆料涂敷在6-20um厚铝箔表面，80-100℃烘干后；(2)将单质硫、导电剂和粘结剂按重量比55-85∶6-25∶5-20混合，加入与步骤(1)相同的有机溶剂中，40-80℃混合搅拌4-24小时，得到均匀浆料待用；(3)将搅拌均匀的浆料均匀涂敷在步骤(1)得到的涂有石墨乳材料的铝箔上。本发明专利技术锂硫电池硫电极的制备方法具有以下优点：1、制成的锂硫电池放电倍率高、比能量高、循环寿命长；2、本发明专利技术硫元素是以单质状态存在。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
在金属锂二次电池中，锂硫电池被认为是最具吸引力的电池体系，其理论比能量达1200Wh/kg。首先，理论上锂硫电池的能量密度远远超过了绝大多数类型的动力电池。其最大能量密度理论上不会低于lOOOwh/Kg，而当前国内批量生产的磷酸铁锂电池的能量密度大多在lOOwh/Kg以下，并且提升的空间不大。显然，单从储能效率来看，锂硫电池更适合作为汽车动力电池。锂硫电池除了能量密度非常高外，还具有一些其他的优点，比如锂硫电池在使用后低毒，并且回收利用的能耗较小。尽管与其他许多类型的动力电池相比，锂硫电池有着明显的优点，但是同样其也有存在一些不足之处。比如硫化聚合物做正电极的锂硫电池循环性能较差。主要是因为硫化聚合物具有稳定性比较差的特性，所以硫化聚合物锂硫电池的循环利用次数要远远低于普通的磷酸铁锂电池，这就极大的增加了锂硫电池的使用成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，制备的硫电极具有良好的电化学性能。，其特别之处在于，包括如下步骤(1)将石墨乳与有机溶剂均勻混合成石墨乳浆料，混合重量百分比为 8-20 92-80，将石墨乳浆料涂敷在6-20um厚铝箔表面，80-10(TC烘干后，形成一层8-20um 的薄层；( 将单质硫、导电剂和粘结剂按重量比55-85 6-25 5_20混合，加入与步骤 (1)相同的有机溶剂中，混合后的所有溶质与溶剂的比例为重量比60-120 100,40-80°C 混合搅拌4-M小时，得到均勻浆料待用；(3)将搅拌均勻的浆料均勻涂敷在步骤(1)得到的涂有石墨乳材料的铝箔上，涂层的涂敷面密度为10-60mg/Cm2，80-10(TC下烘干即得锂硫电池用硫电极。其中导电剂是炭黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的至少一种，所述粘结剂是聚偏氟乙烯和聚氧乙烯中的至少一种。其中石墨乳由酚醛树脂和石墨按重量比为6-15 94-85组成，有机溶剂采用丙酮、酒精、四氯化碳、乙氰、乙酸乙酯或氮甲基吡咯烷酮。，其特别之处在于，包括如下步骤(1)将单质硫、导电剂和粘结剂按重量比55-85 6-25 5_20比例混合，加入有机溶剂中，混合后的所有溶质与溶剂的比例为重量比60-120 100，然后在40-80°C混合搅拌4-M小时，得到均勻浆料待用；(2)将搅拌均勻的浆料均勻涂敷在铝箔上，涂层的涂敷面密度为10-60mg/cm2，80-100°C烘干即得锂硫电池用硫电极。其中导电剂是炭黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的至少一种，所述粘结剂是聚偏氟乙烯和聚氧乙烯中的至少一种。其中有机溶剂采用丙酮、酒精、四氯化碳、乙氰、乙酸乙酯或氮甲基吡咯烷酮。本专利技术锂硫电池硫电极的制备方法具有以下优点1、此种硫电极制成的锂硫电池放电倍率高、比能量高、循环寿命长；2、相对其他硫电极中的硫元素以化合状态存在，而本专利技术硫元素是以单质状态存在；3、通过将硫元素分散到多孔炭中的创新技术，可以极大地改善其硫电极的导电性，进而提高了电池的各项性能；4、掺碳工艺简单，通过加入一定导电剂就能实现，而非用有机高温合成的方法得到导电硫电极。附图说明图1为锂硫电池前二次放电曲线图；图2为锂硫扣式电池前二次放电曲线图；图3为锂硫电池循环性能图。具体实施例方式实施例1 制备硫电极活性物质和电池制备方法步骤如下1)将普通鳞片石墨乳材料与四氯化碳均勻混合成石墨乳浆料，混合重量比为 12 88，将石墨乳浆料均勻涂敷在IOum厚铝箔表面，90°C烘干后，形成一层15um的薄层；2)将单质硫、炭黑和PVDF按70 18 12重量比混合，加入四氯化碳，得到 40wt%的浆料，在60°C混合搅拌12小时，得到均勻浆料待用；3)将搅拌均勻的浆料均勻涂敷在涂有石墨乳材料的IOum厚铝箔上，涂层的涂敷面密度为30mg/Cm2，9(TC烘干即得所需锂硫电池用硫电极；4)将硫电极和锂箔配对，即制得锂硫电池。做为实施例1的说明，给出了图1，由图可以看出，首次容量为1570mAh/g，第二次容量为880mAh/g，说明通过本方法制备的锂硫电极电性能非常优异。实施例2 制备硫电极活性物质和电池制备方法步骤如下1)将单质硫、炭黑和VGCF(重量比1 1)及粘结剂按75 15 10比例混合，加入四氯化碳，得到50wt%的浆料，在60°C混合搅拌12小时，得到均勻浆料待用；2)将搅拌均勻的浆料均勻涂敷在IOum厚铝箔上，涂层的涂敷面密度为50mg/cm2， 90°C烘干即得所需锂硫电池用硫电极；3)将硫电极和锂箔配对，即制得锂硫电池。做为表面不涂敷石墨乳材料的实施例2的说明，给出了图2，由图可以看出，首次容量为930mAh/g，第二次容量为640mAh/g，相比实施例1有较大差距，说明表面是否涂敷有石墨乳材料对电性能影响非常大。实施例3 制备硫电极活性物质和电池制备方法步骤如下1)将超微细鳞片状石墨乳材料与四氯化碳均勻混合成石墨乳浆料，混合重量百分比为15 85，将石墨乳浆料均勻涂敷在IOum厚铝箔表面，90°C烘干后，形成一层15um的薄层；2)将单质硫、炭黑和PVDF按65 25 10比例混合，加入乙氰，得到48wt%的浆料，在60°C混合搅拌12小时，得到均勻浆料待用；3)将搅拌均勻的浆料均勻涂敷在涂有石墨乳材料的IOum厚铝箔上，涂层的涂敷面密度为20mg/Cm2，9(TC烘干即得所需锂硫电池用硫电极；4)将硫电极和锂箔配对，即制得锂硫电池。作为本实施例3，图3给出了锂硫电池的循环性能图，由图可以看出，本专利技术实施例通过提高了导电炭黑的含量，制作的锂硫电池第十次放电容量和第二次放电容量之比， 0. 5C达到93%, IC达到86%，循环性能性能优异。本专利技术的优点是相对其他硫电极中的硫元素以化合状态存在，而本专利技术硫元素是以单质状态存在；掺碳工艺简单，通过加入一定导电剂就能实现，而非用有机高温合成的方法得到导电硫电极。通过将硫元素分散到多孔炭中的创新技术，可以极大地改善其硫电极的导电性，进而提高了电池的各项性能；用此种硫电极制成的锂硫电池放电倍率高、比能量高、循环寿命长；本专利的制作工艺在产业化中很容易实现。以上所述仅为本专利技术的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本专利技术说明书而对本专利技术技术方案采取的任何等效的变换，均为本专利技术的权利要求所涵盖。权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤(1)将石墨乳与有机溶剂均勻混合成石墨乳浆料，混合重量百分比为8-20 92-80，将石墨乳浆料涂敷在6-20um厚铝箔表面，80-100°C烘干后，形成一层8-20um的薄层；(2)将单质硫、导电剂和粘结剂按重量比55-85 6-25 5_20混合，加入与步骤(1) 相同的有机溶剂中，混合后的所有溶质与溶剂的比例为重量比60-120 100，40-80°C混合搅拌4-M小时，得到均勻浆料待用；(3)将搅拌均勻的浆料均勻涂敷在步骤(1)得到的涂有石墨乳材料的铝箔上，涂层的涂敷面密度为10-60mg/Cm2，80-100°C下烘干即得锂硫电池用硫电极。2.如权利要求1所述的，其特征在于其中导电剂是炭黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的至少一种，所述粘结剂是聚偏氟乙烯和聚氧乙烯中的至少一种。3.如权利要求1所述的，其特征在于其中石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪森，
申请(专利权)人：彩虹集团公司，
类型：发明
国别省市：