[发明专利]电化学电源正极用单质硫/导电聚合物复合材料及方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种高能量密度和高容量密度的电化学电源用正极材料。具体地说，制备了一种电化学活性的、具有高容量密度和高能量密度的单质硫/导电聚合物复合材料。此复合材料以电子和/或离子导电性良好的导电聚合物材料作为基体，将单质硫复合到导电材料中，与之形成复合材料，该种单质硫复合材料可作为二次化学电源的正极材料。本发明还涉及上述复合材料以及用该种材料作为正极的二次化学电源的制备方法。

背景技术

近年来，电池在现代通信世界中扮演了越来越重要的角色。随着现代信息技术产业，尤其是微机电系统(Microelectronic Mechanical System，MEMS)或微小器件的发展，对电池的性能尤其是高容量(高能量)密度提出了越来越高的要求。虽然通过改进现有电池材料制备和电池制作工艺，在一定程度上可以提高电池的性能，但较大幅度提高电池的容量密度最终还得靠新材料。

单质硫的理论能量密度为3517.5Wh/kg，其它正极材料CF_x为2180Wh/kg、Li/SOCl₂ 1470Wh/kg和Li/MnO₂ 1005Wh/kg，然而后三种材料为一次电池用正极。表1比较了二次电池中各种材料的能量密度和相对价格，可见单质硫是目前人们所了解的能量密度最高的正极材料。表1    各种正极材料比能量及价格比较

  材料  理论比容量    (mAh/g)   电压    (V)  实际比容量    (mAh/g)   相对价  格预测^[2]  LiCoO₂    275    3.7    130-140    1  LiNiO₂    274    3.4    170-180    0.86  LiMn₂O₄    148    3.8    100-120    0.17  V₂O₅    400    2.5    120-200  S_m    1675    2.1    0.017  DMcT^[1]    376    3.2    160-220    0.26  聚苯胺    294    3.7    80-90    1.38