[发明专利]一种锂硫电池用一体化电极及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池用一体化电极，其特征在于：所述一体化电极是由集流体和集流体上原位生长的碳硫复合物构成，其中碳硫复合物是由导电碳材料及填充于碳材料孔结构中的单质硫组成，单质硫占碳硫复合物的质量百分比为10～95％，单质硫在集流体上的担量为0.1～5mg/cm²。

2.一种权利要求1所述一体化电极的制备方法，其特征在于：所述电极是以集流体作为基底，利用化学还原法将碳硫复合物原位担载在集流体上，与集流体结合为一体而成的复合电极。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电极具体的制备过程如下，

(1).将导电碳材料前驱体均匀分散于溶剂中，形成浆料A，其中浆料A的浓度范围为5～90wt.％；

(2).将浆料A制备到集流体上，挥发溶剂后，导电碳材料前驱体于集流体上的质量分数为10-70％；

(3).将制备有导电碳材料前驱体的集流体转移到通有惰性气体的高温炉中进行碳化处理，得到极片B，处理温度范围为600～1100℃；

(4).将极片B进行充硫处理后，得到一体化电极。

4.按照权利要求3所述制备方法，其特征在于：所述导电碳材料前驱体为酚醛树脂、蔗糖、沥青、糠醇、三聚氰胺、苯酚、间苯二酚、间苯三酚、导电聚合物等中的一种或二种以上，所述分散导电碳前驱体的溶剂为乙醇、水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、苯中的一种。

5.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：将浆料制备到集流体上的方法为刮涂法、溶液浸渍法、真空浸渍法、喷涂法、丝网印刷法、激光打印法中的一种；所述的集流体为泡沫碳、碳纸、碳布、泡沫镍、铝箔中的一种；所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种。

6.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：形成浆料A的过程还可以包括：在导电碳材料的前驱体分散于溶剂中后，向混合液中添加碳纳米管或纳米纤维，其中，碳纳米管或纳米纤维与导电碳材料前驱体的质量比为1:(0.5-5)。

7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管或碳纳米纤维为进行净化与表面氧化处理后的碳纳米管或碳纳米纤维。

8.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：形成浆料A的过程还可以包括：在导电碳的前驱体分散于溶剂中后，向混合液中添加模板剂或表面活性剂；

所述模板剂为二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、碳酸钙、苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；

所述表面活性剂为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基溴化胺或聚醚；

导电碳材料前驱体与模板剂的质量比为1：（0.1~1）；表面活性剂于浆料A中的质量百分数为1～5％。

9.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述充硫处理方法为：溶液复合法、熔融法、原位反应复合法、凝胶沉淀复合法、气相充硫法及减压气相充硫法中的一种。