[发明专利]一种锂硫电池膜电极的制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池膜电极的制备方法，其特征在于，具体包括下述步骤：

(1)称取碳载体和硫酸亚铁，加入至100mL去离子水中，超声振动混合30分钟使硫酸亚铁溶解，然后加热使水蒸发并将硫酸亚铁沉积到碳载体表面得到产物；再将产物在氮气氛保护下，升温至800～1000℃后，反应5小时，得到碳载体表面上弥散分布有纳米硫化亚铁的碳材料；

其中，碳载体和硫酸亚铁的质量比在1∶0.01～0.1之间，且碳载体的添加量是10g，硫酸亚铁的添加量是0.1～1g；所述碳载体为市贩催化剂碳载体；

(2)将单质硫与步骤(1)中制得的碳材料研磨混合后，置于反应器内，然后将反应器抽真空后加热至60℃，反应5～10小时后完成硫的担载，再将反应产物冷却至10～30℃，即制得正极材料；

其中，单质硫和步骤(1)中制得的碳材料混合质量比在10∶1～25之间；

(3)称取球形铝粉与LiOH研磨混合均匀后，在氩气氛保护下升温至500℃反应2小时，然后将反应产物冷却至10～30℃，即得到负极材料；

其中，球形铝粉与LiOH的混合质量比为27：24，且球形铝粉的添加量是27g，LiOH的添加量是24g；

(4)取10g LiOH加入至100mL全氟磺酸树脂溶液中，搅拌30分钟后，离心分离掉过剩的LiOH，得到Li⁺型全氟磺酸树脂溶液；

(5)取步骤(4)中制得的Li⁺型全氟磺酸树脂溶液100mL，加入2～20g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和50mL去离子水，搅拌1小时，得到PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂溶液，喷雾干燥后，得到PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂粉末；

(6)取步骤(2)中得到的正极材料，与乙炔黑和步骤(5)中得到的PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂粉末混合，研磨均匀后加入作为分散剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，然后调制成糊状涂敷到铝膜上并阴干；

再取步骤(3)中得到的负极材料，与乙炔黑和步骤(5)中得到的PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂粉末混合，研磨均匀后加入作为分散剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，然后调制成糊状涂敷到铜膜上并阴干；

再将阴干后的铝膜和铜膜，分别在20～100Kg cm^-2的压力下压制成型，即得到正极和负极；

其中，正极材料或负极材料与PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂粉末和乙炔黑质量比均为95∶5∶5；

(7)取步骤(4)中得到的Li⁺型全氟磺酸树脂溶液或步骤(5)中得到的PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂溶液倒入制膜器，阴干后，即可得到锂离子交换膜；

(8)取步骤(6)中制得的正极和负极，以及步骤(7)中制得的锂离子交换膜，并将正极、锂离子交换膜和负极依次放置，并使正极和负极上涂敷有电极材料的一侧朝向锂离子交换膜；然后在温度为130℃，100Kg cm^-2的压力下，进行5分钟的压制处理，即制得成锂硫电池膜电极。

2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中，采用Li⁺型全氟磺酸树脂溶液制得的锂离子交换膜是Li⁺型全氟磺酸树脂膜，采用PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂溶液制得的锂离子交换膜是PVP改性Li⁺型全氟磺酸树脂膜。

3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的球形铝粉的粒径为1～20微米。